Corrección de errores de posicionamiento en sistema de movimiento lineal
El progreso de la tecnología servo significa que los clientes esperan que sus máquinas de servocontrol funcionen con un rendimiento cada vez mayor. Un índice de rendimiento es la precisión de posicionamiento de la máquina. Una mejor precisión de la máquina puede garantizar que las piezas y productos fabricados tengan una mayor calidad. Por lo tanto, el desarrollo de rodamientos cree que el posicionamiento preciso es el requisito clave al seleccionar o desarrollar un servosistema.
Factores que afectan a la precisión
Durante la operación, la precisión del sistema puede verse afectada por múltiples condiciones o factores, lo que resulta en un rendimiento inaceptable.
Codificador: durante el proceso de fabricación de dichos equipos, los defectos de rendimiento mecánicos, electrónicos u ópticos introducidos en el codificador pueden dar lugar a errores de posicionamiento. Las condiciones ambientales y el ruido electrónico también pueden afectar la calidad de la señal del codificador.
Carga: el doblado de los componentes en el sistema mecánico puede causar un error de posicionamiento.
Ortogonalidad: es aplicable para realizar un posicionamiento preciso a través del banco de trabajo XY. Los trazos del eje X y del eje Y deben estar en ángulo recto entre sí (ortogonales). Si las dos filas de trazos no son ortogonales, el trazo del eje Y producirá un error de posicionamiento en la dirección X, y viceversa.
Backlash: el backlash es una función del espacio libre entre los dientes de malla en la transmisión. La reacción normal permite que los engranajes se engranen sin atascarse para proporcionar espacio de lubricación. Por ejemplo, cuando la tuerca del tornillo de plomo a menudo gira en la dirección opuesta, puede ocurrir una reacción excesiva, lo que resulta en un error de posicionamiento.
Histéresis: el error de histéresis se refiere a la diferencia entre la posición real y la posición de comando causada por la respuesta inconsistente del sistema al aumento y disminución de las señales de entrada.
Método de corrección de errores
Para aplicar el método más efectivo para corregir el error de posicionamiento, primero determine si el error es repetible. Cuando la desviación de la posición objetivo es medible y repetible, se pueden utilizar algunas funciones o algoritmos en el servoaccionamiento para lograr y mantener la precisión necesaria. Cuando el error de posicionamiento es aleatorio e irregular, la mejor corrección se puede lograr mediante equipos externos. A continuación, tome el servocontrolador cdhd2 como ejemplo.
Repetibilidad de errores
La repetibilidad se refiere a la capacidad del sistema de movimiento para volver a una posición específica una y otra vez. La precisión se refiere al valor del rango de medición cuando el sistema regresa a una posición específica. La precisión se refiere a la proximidad del sistema a una medición o posición real.
En general, la repetibilidad del error de posicionamiento se puede determinar moviendo y midiendo la posición definida. Este proceso puede utilizar dispositivos externos de retroalimentación de precisión, como interferómetros láser.
Supongamos que el controlador de movimiento indica a una fase lineal que se mueva a una posición específica. Una vez que se completa el movimiento, el equipo medirá la posición real del escenario. Repita el ciclo de medición de movimiento del comando hasta que pueda determinar si se producen errores de posicionamiento y, de ser así, si siempre son iguales. El error de posicionamiento puede variar con el proceso de viaje. Por lo tanto, es necesario probar la repetibilidad de una serie de puntos en el sistema de movimiento lineal.
Cuando se trata de errores de repetibilidad, su ocurrencia es predecible, y el firmware del servocontrolador puede proporcionar la corrección necesaria mientras se logra y mantiene la precisión sin dispositivos de retroalimentación auxiliares o externos.
Compensación armónica
Si es necesario considerar si el bucle de servocontrol debe compensarse por armónicos, la perturbación en la motocicleta debe tener un modo fijo. Esto muestra que hay un error armónico en el sistema. Por ejemplo, el par de engranaje del motor es causado por la estructura mecánica del motor. El par de engranaje generalmente ocurre en el motor lineal del núcleo de hierro, por lo que puede corregirse mediante compensación armónica.
El servocontrolador cdhd2 contiene un algoritmo de compensación armónica para corregir las perturbaciones de par y retroalimentación, que pueden ser causadas por defectos mecánicos en el motor y / o defectos en la retroalimentación. El algoritmo de corrección armónica puede tratar la perturbación con modo repetible en un paso del motor en el motor lineal o una velocidad mecánica en el motor giratorio.
Antes de aplicar el algoritmo, también es importante identificar correctamente la fuente de interferencia y utilizar el tipo de compensación armónica correcto. Si un sistema adopta la retroalimentación del resolutor y se detectan dos modos de interferencia en cada ciclo, es probable que necesite una compensación armónica basada en la retroalimentación.
Corrección de asignación de errores
Algunos errores de posicionamiento repetibles no se pueden corregir analizando expresiones. El sistema de movimiento puede perder precisión y solo unos pocos puntos a lo largo de la carrera deben ser compensados. Para tales errores, se puede usar un dispositivo de medición externo para generar una tabla de mapeo de errores, que luego puede ser utilizada por el controlador para compensar errores en puntos específicos.
Por ejemplo, la posición de carga en el eje lineal se puede medir mediante un interferómetro láser. Para simplificar, asumimos que la distancia de recorrido del eje es de un metro. El software de accionamiento envía un comando para mover el motor en un intervalo de 100 mm para hacer que el motor se mueva dentro de las 10 posiciones. Cuando el motor mueve la carga, el interferómetro medirá la distancia recorrida por la carga, y cada punto comparará el valor de la distancia con la posición del codificador del motor. La diferencia entre los dos valores es el error de posicionamiento.
Una vez que se genera un mapa de errores, el mapa se almacenará en la memoria no volátil de la unidad y se puede activar la compensación de errores en el drive.
Inserte un algoritmo entre los puntos. En este ejemplo, para mover la etapa a una posición de 275 mm desde el origen, el controlador toma los dos puntos de datos más cercanos de la tabla de búsqueda (200 y 300 mm) y calcula el valor de corrección a 275 mm.
La ventaja del método de corrección de errores de posicionamiento que puede realizar el servocontrolador cdhd2 es que el controlador puede recuperar el valor de corrección en tiempo real de acuerdo con la posición real y aplicar la corrección en tiempo real. Una vez que se implementa la corrección, el error se puede ignorar y no se requiere ningún dispositivo de retroalimentación de posición adicional.
Control de doble bucle
Para compensar errores aleatorios e irrepetibles, el sistema de movimiento lineal necesita un método para detectar y advertir al conductor de errores durante la operación. Un método efectivo y relativamente económico para superar errores no repetitivos es instalar un segundo codificador en una carga en el sistema de movimiento. Este segundo codificador puede proporcionar retroalimentación precisa en tiempo real para compensar la desviación del sistema de movimiento.
El firmware del servocontrolador cdhd2 tiene un bucle de control de retroalimentación dual. En aplicaciones de doble bucle, la retroalimentación del motor se utiliza para el bucle de control de velocidad y el rectificador, mientras que la retroalimentación secundaria se utiliza para el bucle de posición.
El controlador Cdhd2 admite varios dispositivos de retroalimentación secundaria, como el codificador incremental y el codificador serie, así como dispositivos de retroalimentación de posición analógica.
La configuración de doble bucle necesita ajustar la proporción de retroalimentación secundaria a la retroalimentación del motor y al método de ajuste específico.
Este bucle de control de retroalimentación dual se ha implementado en una serie de escáneres PET / CT de GE Medical para imágenes clínicas, en los que el eje del soporte del pedestal del paciente es accionado mecánicamente por un tornillo de bolas.
Para contrarrestar el efecto de la reacción en el sistema de escáner Ge, se pueden conectar dos codificadores al eje. El codificador de retroalimentación de posición está instalado en el motor, mientras que el codificador de retroalimentación secundario monitorea la carga. La solución de control de doble bucle mejora la estabilidad de la operación y la precisión de posicionamiento del sistema de imágenes. También tiene la función de seguridad de detectar desprendimientos de carga o colisiones.
La exposición de rodamientos aprendió que cada aplicación de equipos de movimiento lineal tiene desafíos y soluciones únicos. La versatilidad de las unidades cdhd2 permite a los clientes implementar algunos métodos de corrección de errores–como el control de doble bucle, la compensación armónica o el mapeo de errores para lograr la mayor precisión y rendimiento de la máquina.
