Positionierfehlerkorrektur im Linearbewegungssystem

Positionierfehlerkorrektur im Linearbewegungssystem

Der Fortschritt der Servotechnologie bedeutet, dass Kunden erwarten, dass ihre Servosteuerungsmaschinen mit immer höherer Leistung laufen. Ein Leistungsindex ist die Positioniergenauigkeit der Maschine. Eine bessere Maschinengenauigkeit kann sicherstellen, dass die hergestellten Teile und Produkte eine höhere Qualität aufweisen. Daher ist die Lagerentwicklung der Ansicht, dass eine genaue Positionierung die Schlüsselanforderung bei der Auswahl oder Entwicklung von Servosystemen ist.

Faktoren, die die Genauigkeit beeinflussen

Während des Betriebs kann die Genauigkeit des Systems durch mehrere Bedingungen oder Faktoren beeinträchtigt werden, was zu einer inakzeptablen Leistung führt.

Encoder: Während des Herstellungsprozesses solcher Geräte können die mechanischen, elektronischen oder optischen Leistungsmängel, die in den Drehgeber eingebracht werden, zu Positionierungsfehlern führen. Umgebungsbedingungen und elektronisches Rauschen können auch die Qualität des Encodersignals beeinträchtigen.

Belastung: Das Biegen von Komponenten im mechanischen System kann zu Positionierungsfehlern führen.

Orthogonalität: Es ist anwendbar, um eine genaue Positionierung durch XY-Werkbank zu realisieren. Die Striche der X-Achse und der Y-Achse müssen im rechten Winkel zueinander stehen (orthogonal). Wenn die beiden Strichreihen nicht orthogonal sind, erzeugt der Y-Achsenstrich einen Positionierungsfehler in X-Richtung und umgekehrt.

Spiel: Das Spiel ist eine Funktion des Abstands zwischen den ineinandergreifenden Zähnen im Getriebe. Normales Spiel ermöglicht es, dass die Zahnräder ineinandergreifen, ohne zusammenzustecken, um Schmierraum zu schaffen. Wenn sich beispielsweise die Gewindemutter häufig in die entgegengesetzte Richtung dreht, kann es zu einem übermäßigen Spiel kommen, was zu Positionierungsfehlern führt.

Hysterese: Hysteresefehler bezieht sich auf die Differenz zwischen der tatsächlichen Position und der Befehlsposition, die durch die inkonsistente Reaktion des Systems auf die erhöhten und verringerten Eingangssignale verursacht wird.

Fehlerkorrekturmethode

Um die effektivste Methode zum Korrigieren des Positionierungsfehlers anzuwenden, bestimmen Sie zunächst, ob der Fehler wiederholbar ist. Wenn die Abweichung der Zielposition messbar und wiederholbar ist, können einige Funktionen oder Algorithmen im Servoantrieb verwendet werden, um die erforderliche Genauigkeit zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Wenn der Positionierungsfehler zufällig und unregelmäßig ist, kann die beste Korrektur durch externe Geräte erreicht werden. Nehmen Sie als Nächstes den Servotreiber cdhd2 als Beispiel.

Wiederholbarkeit von Fehlern

Wiederholbarkeit bezieht sich auf die Fähigkeit des Bewegungssystems, immer wieder in eine bestimmte Position zurückzukehren. Die Genauigkeit bezieht sich auf den Messbereichswert, wenn das System an eine bestimmte Position zurückkehrt. Genauigkeit bezieht sich auf die Nähe des Systems zu einer Messung oder realen Position.

Im Allgemeinen kann die Wiederholbarkeit von Positionierfehlern durch Bewegen und Messen der definierten Position bestimmt werden. Bei diesem Verfahren können externe Präzisionsfeedbackgeräte wie Laserinterferometer verwendet werden.

Angenommen, der Motion Controller weist eine lineare Phase an, sich zu einer bestimmten Position zu bewegen. Sobald die Bewegung abgeschlossen ist, misst das Gerät die tatsächliche Position der Bühne. Wiederholen Sie den Zyklus der Befehlsbewegungsmessung, bis Sie feststellen können, ob Positionierungsfehler auftreten und wenn ja, ob sie immer gleich sind. Der Positionierungsfehler kann mit dem Reisevorgang variieren. Daher ist es notwendig, die Wiederholbarkeit einer Reihe von Punkten im Linearbewegungssystem zu testen.

Wenn es sich um Wiederholbarkeitsfehler handelt, ist ihr Auftreten vorhersehbar, und die Servotreiber-Firmware kann die notwendige Korrektur bereitstellen und gleichzeitig die Genauigkeit ohne zusätzliche oder externe Feedback-Geräte erreichen und aufrechterhalten.

Harmonische Kompensation

Wenn zu überlegen ist, ob der Servoregelkreis für Oberschwingungen kompensiert werden soll, sollte die Störung im Motorrad einen festen Modus haben. Dies zeigt, dass es harmonische Fehler im System gibt. Zum Beispiel wird das Rastmoment des Motors durch die mechanische Struktur des Motors verursacht. Das Rastmoment tritt normalerweise im Eisenkern-Linearmotor auf, so dass es durch Oberschwingungskompensation korrigiert werden kann.

Der Servotreiber cdhd2 enthält einen harmonischen Kompensationsalgorithmus zur Korrektur von Drehmoment- und Rückkopplungsstörungen, die durch mechanische Defekte im Motor und/oder Defekte in der Rückkopplung verursacht werden können. Der harmonische Korrekturalgorithmus kann mit der Störung mit wiederholbarem Modus in einem Motor pitch im Linearmotor oder einer mechanischen Drehzahl im rotierenden Motor umgehen.

Vor der Anwendung des Algorithmus ist es auch wichtig, die Störquelle korrekt zu identifizieren und die richtige harmonische Kompensationsart zu verwenden. Wenn ein System Resolver-Feedback verwendet und in jedem Zyklus zwei Interferenzmodi erkannt werden, ist es wahrscheinlich, dass es eine rückkopplungsbasierte Oberschwingungskompensation benötigt.

Korrektur der Fehlerzuordnung

Einige wiederholbare Positionierungsfehler können nicht durch Analysieren von Ausdrücken korrigiert werden. Das Bewegungssystem kann an Genauigkeit verlieren und nur wenige Punkte entlang des Hubs müssen kompensiert werden. Für solche Fehler kann ein externes Messgerät verwendet werden, um eine Fehlerzuordnungstabelle zu generieren, die dann vom Treiber verwendet werden kann, um Fehler an bestimmten Stellen zu kompensieren.

Beispielsweise kann die Lastposition auf der Linearachse mit einem Laserinterferometer gemessen werden. Der Einfachheit halber nehmen wir an, dass der Verfahrweg der Welle einen Meter beträgt. Die Antriebssoftware sendet einen Befehl, den Motor in einem Intervall von 100 mm zu bewegen, damit sich der Motor innerhalb von 10 Positionen bewegt. Wenn der Motor die Last bewegt, misst das Interferometer die von der Last zurückgelegte Strecke, und jeder Punkt vergleicht den Abstandswert mit der Position des Motorencoders. Die Differenz zwischen den beiden Werten ist der Positionierungsfehler.

Sobald eine Fehlerzuordnung generiert wurde, wird die Karte im nichtflüchtigen Speicher des Laufwerks gespeichert und die Fehlerkompensation kann im Laufwerk aktiviert werden.e.

Fügen Sie einen Algorithmus zwischen den Punkten ein. Um in diesem Beispiel die Bühne an eine Position zu bringen, die 275 mm vom Ursprung entfernt ist, nimmt die Steuerung die beiden nächstgelegenen Datenpunkte aus der Nachschlagetabelle (200 und 300 mm) und berechnet den Korrekturwert bei 275 mm.

Der Vorteil der Positionierfehlerkorrektur, die vom Servotreiber cdhd2 durchgeführt werden kann, besteht darin, dass der Treiber den Korrekturwert in Echtzeit entsprechend der tatsächlichen Position abrufen und die Korrektur in Echtzeit anwenden kann. Sobald die Korrektur implementiert ist, kann der Fehler ignoriert werden und es ist kein zusätzliches Positionsrückmeldungsgerät erforderlich.

Dual-Loop-Steuerung

Um zufällige und nicht wiederholbare Fehler zu kompensieren, benötigt das Linearbewegungssystem eine Methode, um den Fahrer während des Betriebs zu erkennen und vor Fehlern zu warnen. Eine effektive und relativ kostengünstige Methode zur Überwindung nicht wiederholender Fehler besteht darin, einen zweiten Encoder auf einer Last im Bewegungssystem zu installieren. Dieser zweite Encoder kann ein genaues Feedback in Echtzeit liefern, um die Abweichung des Bewegungssystems zu kompensieren.

Die Firmware im Servotreiber cdhd2 verfügt über einen Dual-Feedback-Regelkreis. In Dual-Loop-Anwendungen wird die Motorrückmeldung für den Drehzahlregelkreis und den Gleichrichter verwendet, während die sekundäre Rückmeldung für die Positionsschleife verwendet wird.

Der Cdhd2-Treiber unterstützt verschiedene sekundäre Feedback-Geräte, z. B. inkrementelle Encoder und serielle Encoder, sowie analoge Positionsrückmeldungsgeräte.

Die Dual-Loop-Konfiguration muss das Verhältnis von sekundärem Feedback zu Motorfeedback und spezifischer Einstellmethode anpassen.

Dieser Dual-Feedback-Regelkreis wurde in einer Reihe von PET/CT-Scannern von GE Medical für die klinische Bildgebung implementiert, bei denen die Sockelhalterung des Patienten von einem Kugelgewindetrieb mechanisch angetrieben wird.

Um dem Spieleffekt im Ge-Scannersystem entgegenzuwirken, können zwei Encoder an die Welle angeschlossen werden. Der Positions-Feedback-Encoder ist auf dem Motor installiert, während der sekundäre Feedback-Encoder die Last überwacht. Die Dual-Loop-Control-Lösung verbessert die Betriebsstabilität und Positioniergenauigkeit des Bildgebungssystems. Es hat auch die Sicherheitsfunktion, Lastablösung oder Kollision zu erkennen.

Die Lagerausstellung hat gelernt, dass jede Anwendung von Linearbewegungsgeräten einzigartige Herausforderungen und Lösungen mit sich bringt. Die Vielseitigkeit von cdhd2-Laufwerken ermöglicht es Kunden, einige Fehlerkorrekturmethoden zu implementieren–wie Dual-Loop-Regelung, Oberschwingungskompensation oder Fehlerzuordnung, um höchste Genauigkeit und Maschinenleistung zu erreichen.