Correção de erro de posicionamento no sistema de movimento linear
O progresso da tecnologia servo significa que os clientes esperam que suas máquinas de servo controle funcionem com desempenho cada vez maior. Um índice de desempenho é a precisão de posicionamento da máquina. Uma melhor precisão da máquina pode garantir que as peças e produtos fabricados tenham maior qualidade. Portanto, o desenvolvimento de rolamentos acredita que o posicionamento preciso é o principal requisito ao selecionar ou desenvolver o sistema servo.
Fatores que afetam a precisão
Durante a operação, a precisão do sistema pode ser afetada por várias condições ou fatores, resultando em desempenho inaceitável.
Encoder: durante o processo de fabricação desses equipamentos, os defeitos de desempenho mecânicos, eletrônicos ou ópticos introduzidos no encoder podem levar a erros de posicionamento. As condições ambientais e o ruído eletrônico também podem afetar a qualidade do sinal do codificador.
Carga: flexão de componentes no sistema mecânico pode causar erro de posicionamento.
Ortogonalidade: é aplicável para realizar o posicionamento preciso através da bancada XY. Os traços do eixo X e do eixo Y devem ser perpendiculares entre si (ortogonal). Se as duas linhas de traçados não forem ortogonais, o traçado do eixo Y produzirá um erro de posicionamento na direção X e vice-versa.
Folga: a folga é uma função da folga entre os dentes engrenados na transmissão. A folga normal permite que as engrenagens se encaixem sem ficarem presas umas às outras para fornecer espaço de lubrificação. Por exemplo, quando a porca do fuso gira frequentemente na direção oposta, pode ocorrer uma folga excessiva, resultando em erro de posicionamento.
Histerese: o erro de histerese refere-se à diferença entre a posição real e a posição de comando causada pela resposta inconsistente do sistema aos sinais de entrada aumentados e diminuídos.
Método de correção de erros
Para aplicar o método mais eficaz para corrigir o erro de posicionamento, primeiro determine se o erro pode ser repetido. Quando o desvio da posição alvo é mensurável e repetível, algumas funções ou algoritmos podem ser usados no servoconversor para alcançar e manter a precisão necessária. Quando o erro de posicionamento é aleatório e irregular, a melhor correção pode ser obtida por equipamento externo. Em seguida, tome o driver servo cdhd2 como exemplo.
Repetibilidade do erro
A repetibilidade refere-se à capacidade do sistema de movimento de retornar a uma posição específica repetidamente. A precisão refere-se ao valor da faixa de medição quando o sistema retorna a uma posição específica. A precisão refere-se à proximidade do sistema a uma medição ou posição real.
Em geral, a repetibilidade do erro de posicionamento pode ser determinada movendo e medindo a posição definida. Esse processo pode usar dispositivos externos de feedback de precisão, como interferômetros a laser.
Suponha que o controlador de movimento instrua uma fase linear a se mover para uma posição específica. Concluído o movimento, o equipamento medirá a posição real do palco. Repita o ciclo de medição de movimento de comando até poder determinar se ocorrem erros de posicionamento e, em caso afirmativo, se são sempre iguais. O erro de posicionamento pode variar com o processo de deslocamento. Portanto, é necessário testar a repetibilidade de uma série de pontos no sistema de movimento linear.
Quando são erros de repetibilidade, sua ocorrência é previsível, e o firmware do servo driver pode fornecer a correção necessária enquanto alcança e mantém a precisão sem dispositivos de realimentação auxiliares ou externos.
Compensação harmônica
Se for necessário considerar se a malha de servocontrole deve ser compensada por harmônicos, a perturbação no ciclo do motor deve ter um modo fixo. Isso mostra que há erro harmônico no sistema. Por exemplo, o torque de engrenagem do motor é causado pela estrutura mecânica do motor. O torque de cogging geralmente ocorre em motores lineares com núcleo de ferro, portanto, pode ser corrigido por compensação harmônica.
O servodrive cdhd2 contém um algoritmo de compensação harmônica para corrigir distúrbios de torque e feedback, que podem ser causados por defeitos mecânicos no motor e/ou defeitos no feedback. O algoritmo de correção harmônica pode lidar com a perturbação com modo repetível em um passo de motor em motor linear ou uma velocidade mecânica em motor rotativo.
Antes de aplicar o algoritmo, também é importante identificar corretamente a fonte de interferência e usar o tipo correto de compensação harmônica. Se um sistema adota o feedback do resolvedor e dois modos de interferência são detectados em cada ciclo, é provável que precise de compensação harmônica baseada no feedback.
Correção de mapeamento de erros
Alguns erros de posicionamento repetíveis não podem ser corrigidos analisando expressões. O sistema de movimento pode perder a precisão e apenas alguns pontos ao longo do curso precisam ser compensados. Para tais erros, um dispositivo de medição externo pode ser usado para gerar uma tabela de mapeamento de erros, que pode ser usada pelo driver para compensar erros em pontos específicos.
Por exemplo, a posição da carga no eixo linear pode ser medida por um interferômetro a laser. Por simplicidade, assumimos que a distância de deslocamento do eixo é de um metro. O software de acionamento envia um comando para mover o motor em um intervalo de 100 mm para fazer o motor se mover em 10 posições. Quando o motor movimenta a carga, o interferômetro mede a distância percorrida pela carga, e cada ponto compara o valor da distância com a posição do encoder do motor. A diferença entre os dois valores é o erro de posicionamento.
Uma vez que um mapa de erro é gerado, o mapa será armazenado na memória não volátil do drive, e a compensação de erro pode ser ativada no drive.e.
Insira um algoritmo entre os pontos. Neste exemplo, para mover o palco para uma posição a 275 mm da origem, o controlador pega os dois pontos de dados mais próximos da-tabela de pesquisa (200 e 300 mm) e calcula o valor de correção em 275 milímetros.
A vantagem do método de correção de erro de posicionamento que pode ser realizado pelo servo driver cdhd2 é que o driver pode recuperar o valor de correção em tempo real de acordo com a posição real e aplicar a correção em tempo real. Uma vez que a correção é implementada, o erro pode ser ignorado e nenhum dispositivo de feedback de posição adicional é necessário.
Controle de loop duplo
Para compensar erros aleatórios e irrepetíveis, o sistema de movimento linear precisa de um método para detectar e avisar o motorista sobre erros durante a operação. Um método eficaz e relativamente barato para superar erros não repetitivos é instalar um segundo codificador em uma carga no sistema de movimento. Este segundo codificador pode fornecer feedback preciso em tempo real para compensar o desvio do sistema de movimento.
O firmware no servo driver cdhd2 possui um loop de controle de feedback duplo. Em aplicações de malha dupla, a realimentação do motor é usada para malha de controle de velocidade e retificador, enquanto a realimentação secundária é usada para malha de posição.
O driver Cdhd2 suporta vários dispositivos de feedback secundário, como codificador incremental e codificador serial, bem como dispositivos de feedback de posição analógico.
A configuração de loop duplo precisa ajustar a proporção de feedback secundário para feedback do motor e método de configuração específico.
This dual feedback control loop has been implemented in a series of GE Medical PET / CT scanners for clinical imaging, in which the patient's pedestal bracket shaft is mechanically driven by a ball screw.
Para neutralizar o efeito da folga no sistema do scanner Ge, dois encoders podem ser conectados ao eixo. O encoder de realimentação de posição é instalado no motor, enquanto o encoder de realimentação secundário monitora a carga. A solução de controle de loop duplo melhora a estabilidade da operação e a precisão de posicionamento do sistema de imagem. Ele também tem a função de segurança de detecção de descolamento de carga ou colisão.
A Bearing Exhibition aprendeu que cada aplicação de equipamento de movimento linear tem desafios e soluções únicas. A versatilidade das unidades cdhd2 permite que os clientes implementem alguns métodos de correção de erros– como controle de loop duplo, compensação harmônica ou mapeamento de erros para obter a mais alta precisão e desempenho da máquina.
