高创研发适用于直线运动系统无法准确定位的解决方案.docx

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1、高创研发适用于直线运动系统无法准确定位的解决方案摘要伺服技术的进步意味着客户期望他们的伺服控制机器能以越来越高的性能运行。一个性能指标为机器定位精度。更好的机器精度可确保制造的零件及产品拥有更高的质量。因此，准确定位是选择或者开发伺服系统时的关键要求。1.引言高创Servotronix公司开发了许多克制定位误差和改善机器性能的方法，尤其适用于直线运动系统。运行时，系统的精度可能受到多个条件或者因素的影响，进而导致性能无法承受。误差因素分析编码器：此类设备本身的制造经过中，引入编码器内部的机械、电子或者光学性能缺陷可能导致定位误差。环境条件、电子噪声可以能影响编码器信号的质量。负载：机械系统中部

2、件的弯曲可能引起定位误差。正交性：适用于通过XY工作台来实现准确定位，X轴与Y轴的行程必须完全互为直角正交。假如两行行程不正交，那么Y轴行程在X方向会产生定位误差，反之亦然。齿隙：齿隙是传动装置中轮齿啮合齿之间的间隙函数。正常的齿隙允许齿轮啮合而不会卡在一起，以提供光滑空间。例如，当丝杠螺母经常反向转动时，可能会产生过大的齿隙，进而导致定位误差。滞后：滞后误差指由于系统对增加和减少的输入信号所产生的不一致响应而导致的实际位置与命令位置之间的差异。要应用最有效的方法校正定位误差，首先应确定错误是否可重复。当目的位置的偏向是可测量的且可重复时，可以在伺服驱动中使用某些函数或者算法，以实现并保持必要

3、的精度。当定位误差是随机的且不规那么时，通过外部设备可实现最正确校正。2.误差重复性重复性是指运动系统一次又一次返回到特定位置的才能。精度指当系统返回到特定位置时的测量范围值。准确度指该系统与某一测量或者真实位置的接近程度。一般而言，通过对定义的位置进展挪动和测量的经过可以确定定位误差的重复性。该经过可以使用外部精细反应装置，如激光干预仪。假设运动控制器指示一个直线阶段挪动到特定位置。一旦运动完成，设备便会测量该阶段的实际位置。重复执行命令运动测量循环，直到可以确定定位误差是否发生，如有，那么确定它们是否始终相等。定位误差可随行程经过而变化，因此，有必要针对直线运动系统中的一系列点进展重复性测

4、试。 “当为可重复性误差时，它们的发生是可预测的，并且伺服驱动器固件可以提供必要的校正，同时实现并保持精准度，而无需辅助或者外部反应装置。图1直线平台运动系统3.谐波补偿如要考虑是否应该对伺服控制回路进展谐波补偿，那么电机周期内的扰动需具备固定的形式。这说明该系统中存在谐波误差。例如，电机齿槽转矩是由的机械构造引起的。齿槽转矩通常出现于铁芯直线电机中，因此，可以通过谐波补偿进展校正。高创的CDHD2伺服驱动器包含一个对转矩和反应扰动进展校正的谐波补偿算法，这个扰动可能由于电机中的机械缺陷和/或者反应中的缺陷造成的。谐波校正算法可以处理直线电机中一个电机节距或者旋转电机中一个机械转速中具有可重复

5、形式的扰动。在应用算法之前，正确识别干扰源并使用正确的谐波补偿类型也很重要。假如一个系统采用旋转变压器反应，且每个周期检测到两个干扰的形式，那么很可能需要基于反应的谐波补偿，如图2所示。图2谐波补偿控制回路基于扭矩4.错误映射校正一些可重复的定位错误不能通过分析表达式校正。该运动系统可能会失去准确性，并且只有沿着行程的几个点需要补偿。对于诸如此类错误，可使用外部测量装置来生成错误映射表，然后驱动器可以使用该映射表来补偿详细点的错误。例如，线性轴上的负载位置可通过激光干预仪来测量。为了简单起见，我们假设该轴的行程间隔为一米。驱动软件发送一个指令，以100mm的间隔挪动电机，使得电机在10个位置范

6、围内挪动。当电机挪动负载时，干预仪会测量该负载行驶的间隔，每个点均将该间隔值与电机编码器位置进展比拟。两个值的差异即为定位误差。一旦生成错误映射，该映射将会被存储于该驱动器的非挥发性存储器中，并且可以在该驱动器中激活误差补偿，如下所示。在各点之间插入一个算法。在这个例子中，为了将该阶段挪动到间隔原点275毫米的位置，控制器从查找表200和300毫米中取出最近的两个数据点，并计算出275毫米处的校正值。可由CDHD2伺服驱动器执行的定位误差校正方法的优势在于该驱动器可以根据实际位置实时检索校正值，并实时应用校正。一旦施行校正，该误差就可以忽略不计，并且不需要额外的位置反应装置，如图3所示。图3激

7、光干预仪测量行程间隔5.双回路控制为了补偿随机的、不可重复的误差，直线运动系统需要一种方法来检测并警告驱动器在运行经过中有错误出现。适用于克制非重复性误差的有效且相对廉价的方法即在运动系统中的负载上安装第二编码器。这个第二编码器可以实时提供准确的反应，进而补偿运动系统的偏向。高创ServotronixCDHD2伺服驱动器中的固件拥有双反应控制回路。在双回路应用中，电机反应用于速度控制回路和整流，而二次反应那么用于位置回路。CDHD2驱动器支持各种二次反应设备，如增量编码器和串行编码器，和模拟位置反应设备。双回路配置需要调节二次反应相对于电机反应的比例，和特定的整定方法，如图4所示。图4双反应控制回路6.双反应控制回路高创Servotronix双反应控制回路已经在一系列适用于临床成像的GE医疗PET/CT扫描仪中施行，在这种情况中，患者的台座托架轴由滚珠丝杠机械驱动。为了抵消GE扫描仪系统中齿隙的影响，可在该轴上连接两个编码器。位置反应编码器安装于电机上，而二次反应编码器那么监测负载。双回路控制解决方案进步了成像系统的运行平稳度和定位精准度。它还具备检测负载脱离或者碰撞的平安功能。每个直线运动设备的应用程序均有独特的挑战和解决方案。CDHD2驱动器的多功能性允许客户施行某些误差校正方法如双回路控制、谐波补偿或者错误映射，来实现最高的精准度和机器性能。