線形運動システムにおける測位誤差補正
サーボ技術の進歩は、顧客がサーボ制御機がますます高い性能で動作することを期待していることを意味します。 性能指標の1つは、機械の位置決め精度です。 機械の精度が向上すると、製造された部品や製品の品質が向上します。 したがって、ベアリング開発では、サーボシステムを選択または開発する際の重要な要件は正確な位置決めであると考えています。
精度に影響を与える要因
動作中、システムの精度は複数の条件または要因の影響を受け、許容できないパフォーマンスが発生する可能性があります。
エンコーダー：そのような機器の製造プロセス中に、エンコーダーに導入された機械的、電子的、または光学的性能の欠陥は、ポジショニングエラーにつながる可能性があります。 環境条件や電子ノイズもエンコーダ信号の品質に影響を与える可能性があります。
負荷：機械システムのコンポーネントが曲がると、位置決めエラーが発生する可能性があります。
直交性：XYワークベンチを介して正確な位置決めを実現するために適用できます。 X軸とY軸のストロークは、互いに直角（直交）である必要があります。 2列のストロークが直交していない場合、Y軸のストロークはX方向の位置決めエラーを生成し、その逆も同様です。
バックラッシュ：バックラッシュは、トランスミッションの噛み合う歯の間のクリアランスの関数です。 通常のバックラッシュにより、ギアが互いにくっつくことなく噛み合い、潤滑スペースが提供されます。 例えば、親ねじナットが逆方向に回転することが多い場合、過度のバックラッシュが発生し、位置決め誤差が発生する場合があります。
ヒステリシス：ヒステリシスエラーは、増加および減少した入力信号に対するシステムの一貫性のない応答によって引き起こされる実際の位置とコマンド位置の差を指します。
エラー訂正方法
ポジショニングエラーを修正するための最も効果的な方法を適用するには、最初にエラーが再現可能かどうかを判断します。 目標位置の偏差が測定可能で再現可能である場合、必要な精度を達成および維持するために、サーボドライブでいくつかの機能またはアルゴリズムを使用できます。 ポジショニングエラーがランダムで不規則な場合、外部機器によって最良の補正を実現できます。 次に、例としてcdhd2サーボドライバを取り上げます。
エラーの再現性
再現性とは、モーションシステムが特定の位置に何度も戻る能力を指します。 精度とは、システムが特定の位置に戻ったときの測定範囲の値を指します。 精度とは、システムが測定値または実際の位置に近接していることを指します。
一般に、測位誤差の再現性は、定義された位置を移動して測定することで判断できます。 このプロセスでは、レーザー干渉計などの外部の高精度フィードバックデバイスを使用できます。
モーションコントローラが線形位相に特定の位置に移動するように指示するとします。 移動が完了すると、機器はステージの実際の位置を測定します。 ポジショニングエラーが発生するかどうか、発生する場合は常に等しいかどうかを判断できるまで、コマンドモーション測定サイクルを繰り返します。 ポジショニングエラーは、移動プロセスによって異なる場合があります。 したがって、線形運動システムの一連の点の再現性をテストする必要があります。
それらが再現性エラーである場合、それらの発生は予測可能であり、サーボドライバーファームウェアは、補助または外部フィードバックデバイスなしで精度を達成および維持しながら、必要な修正を提供できます。
高調波補償
サーボ制御ループを高調波に対して補償する必要があるかどうかを検討する必要がある場合は、モーターサイクルの外乱を固定モードにする必要があります。 これは、システムに高調波エラーがあることを示しています。 たとえば、モーターのコギングトルクは、モーターの機械的構造によって発生します。 コギングトルクは通常、鉄心リニアモーターで発生するため、高調波補償により補正できます。
cdhd2サーボドライバーには、モーターの機械的欠陥やフィードバックの欠陥によって引き起こされる可能性のあるトルクとフィードバックの外乱を修正するための高調波補償アルゴリズムが含まれています。 高調波補正アルゴリズムは、リニアモーターのモーターピッチまたは回転モーターの機械速度の繰り返しモードで外乱を処理できます。
アルゴリズムを適用する前に、干渉源を正しく識別し、正しい高調波補償タイプを使用することも重要です。 システムがレゾルバフィードバックを採用し、各サイクルで2つの干渉モードが検出された場合、フィードバックベースの高調波補償が必要になる可能性があります。
エラーマッピングの修正
繰り返し可能なポジショニングエラーの中には、式を分析しても修正できないものがあります。 モーションシステムは精度を失う可能性があり、ストロークに沿った数ポイントだけを補正する必要があります。 このようなエラーの場合、外部測定デバイスを使用してエラーマッピングテーブルを生成できます。このテーブルをドライバーが使用して、特定のポイントでのエラーを補正できます。
たとえば、直線軸上の荷重位置は、レーザー干渉計で測定できます。 簡単にするために、シャフトの移動距離は1メートルと仮定します。 ドライブソフトウェアは、モーターを100mm間隔で動かすコマンドを送信して、モーターを10の位置内で動かします。 モーターが負荷を動かすと、干渉計が負荷の移動距離を測定し、各ポイントが距離値をモーターエンコーダーの位置と比較します。 2つの値の違いは、ポジショニングエラーです。
エラーマップが生成されると、マップはドライブの不揮発性メモリに保存され、ドライブでエラー補正をアクティブにすることができます。e.
ポイント間にアルゴリズムを挿入します。 この例では、ステージを原点から275 mmの位置に移動するために、コントローラーはルックアップテーブル（200および300 mm）から最も近い2つのデータポイントを取得し、275での補正値を計算します。んん。
cdhd2サーボドライバで実行できる測位誤差補正方式の利点は、ドライバが実際の位置に応じてリアルタイムで補正値を取得し、リアルタイムで補正を適用できることです。 修正が実装されると、エラーは無視でき、追加の位置フィードバックデバイスは必要ありません。
デュアルループ制御
ランダムで再現性のないエラーを補正するために、線形運動システムは、動作中のエラーを検出してドライバーに警告する方法を必要とします。 非反復エラーを克服するための効果的で比較的安価な方法は、モーションシステムの負荷に2番目のエンコーダをインストールすることです。 この2番目のエンコーダは、モーションシステムの偏差を補正するために、リアルタイムで正確なフィードバックを提供できます。
cdhd2サーボドライバのファームウェアには、デュアルフィードバック制御ループがあります。 デュアルループアプリケーションでは、モーターフィードバックは速度制御ループと整流器に使用され、セカンダリフィードバックは位置ループに使用されます。
Cdhd2ドライバーは、インクリメンタルエンコーダーやシリアルエンコーダーなどのさまざまなセカンダリフィードバックデバイス、およびアナログ位置フィードバックデバイスをサポートします。
デュアルループ構成では、モーターフィードバックに対する二次フィードバックの比率と特定の設定方法を調整する必要があります。
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.
Geスキャナーシステムのバックラッシュの影響を打ち消すために、2つのエンコーダーをシャフトに接続できます。 位置フィードバックエンコーダはモーターに取り付けられ、セカンダリフィードバックエンコーダは負荷を監視します。 デュアルループ制御ソリューションは、イメージングシステムの動作安定性と測位精度を向上させます。 また、荷物の脱落や衝突を検知する安全機能も備えています。
ベアリング展示会は、線形運動装置の各アプリケーションには固有の課題と解決策があることを学びました。 cdhd2ドライブの汎用性により、お客様はいくつかのエラー訂正方法を実装できます。– 最高の精度と機械性能を実現するためのデュアルループ制御、高調波補償、エラーマッピングなど。
