|
一：技術(shù)要求
1. 根據(jù)設(shè)備工藝情況，要求機構(gòu)所控制的最終目標(biāo)對象相對定位精度為0.001毫米；
2. 機構(gòu)具備參數(shù)一致性，可穩(wěn)定的實現(xiàn)批量生產(chǎn)，品質(zhì)易于測控；
3. 由開環(huán)驅(qū)動機構(gòu)所構(gòu)成的閉環(huán)定位效率盡可能高；
4. 性能價格比盡可能高；
二：實現(xiàn)方案和計算
1. 按照技術(shù)要求，考慮實現(xiàn)方案如下：
2. 按照以下數(shù)據(jù)計算負(fù)載和電機的慣量比JL/J0:
工作平臺重量 100KG
絲桿有效行程100毫米，導(dǎo)程4毫米，直徑12毫米
減速機減速比 4:1
伺服電機 100W/AC220V/3P
－――――――――――――――
JL/J0=(0.56/16)/0.03=1.2
3. 因負(fù)載慣量比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于5, 因此此系統(tǒng)將實現(xiàn)約150HZ以上的速度環(huán)響應(yīng)頻寬，符合系統(tǒng)快速性要求；
4. 如不考慮平臺機構(gòu)誤差，自電機到滾珠絲桿螺母最大反向背隙誤差（伺服電機空行程脈沖數(shù)）計算：
伺服電機角度分辨率10000PPR
滾珠絲桿最大反向誤差0.023毫米,導(dǎo)程4毫米
減速機最大反向背隙誤差15弧分（1圓周＝360°＝360*60′＝360*3600″）
減速比4:1
―――――――――――――――――――――――――
減速機背隙脈沖＋滾珠絲桿背隙脈沖＝7+230=237脈沖
5. 如不考慮平臺機構(gòu)誤差，自電機到滾珠絲桿螺母重復(fù)定位復(fù)現(xiàn)精度（伺服電機復(fù)現(xiàn)行程脈沖數(shù)）計算：
伺服電機角度分辨率10000PPR，定位精度1PPR
滾珠絲桿重復(fù)定位精度0.002毫米，導(dǎo)程4毫米
減速機同向背隙抖動誤差1弧分（1圓周＝360°＝360*60′＝360*3600″）
減速比4:1
―――――――――――――――――――――――――
伺服電機重復(fù)定位脈沖＝20
6. 脈沖當(dāng)量計算（最小步進移動單位）：
伺服電機角度分辨率10000PPR
滾珠絲桿導(dǎo)程4毫米
減速比4:1
――――――――――――――――――――――――――
伺服電機1個脈沖等于0.0001毫米（0.1微米）
7. 動態(tài)時間計算
伺服電機最高轉(zhuǎn)速：3000RPM
伺服電機在3000RPM下移動一個脈沖當(dāng)量的時間：2微秒
因伺服電機的響應(yīng)頻寬＝150HZ 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2微秒，并考慮到最大背隙脈沖為237,
綜合得出系統(tǒng)閉環(huán)響應(yīng)（未考慮平臺連接機構(gòu)）動態(tài)時間為 6毫秒
如考慮機構(gòu)的安全性，降低帶寬有利于機構(gòu)穩(wěn)定，系統(tǒng)響應(yīng)時間優(yōu)于20毫秒；
8. 視覺系統(tǒng)功能分析
因機構(gòu)及系統(tǒng)機械加工因素、溫度、濕度因素，開環(huán)精度無法達到1微米，但機構(gòu)可分辨且可驅(qū)動并可以實現(xiàn)0.1微米的最小步進單位，系統(tǒng)最終依靠CCD視覺系統(tǒng)得以糾正；
三：前述給定條件下精密定位系統(tǒng)機構(gòu)及其控制技術(shù)實現(xiàn)步驟
1. 伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿副以0.1微米的步進距離移動；
2. 位置脈沖的發(fā)出依靠運動控制卡發(fā)出AB向脈沖，當(dāng)A向超前B向90°，電機正傳；當(dāng)A向滯后B向90°，電機反轉(zhuǎn)；
3. 當(dāng)單向運動時，位置脈沖數(shù)量和絕對重復(fù)定位存在最大20個脈沖的復(fù)現(xiàn)誤差；
4. 當(dāng)電機反向時，存在最大237個脈沖的背隙誤差；
5. 誤差的消除要依賴于CCD視覺系統(tǒng)的閉環(huán)控制，整個裝置的最終相對定位精度是由CCD視覺系統(tǒng)來保證的；
四：方案總結(jié)
1. 本系統(tǒng)的包含的元件明細(xì)清單：
a) 伺服電機驅(qū)動器ASD0121LA 3EA
b) 伺服電機 ASMT01L250AK 3EA
c) 伺服電機和驅(qū)動器接頭 3套
d) 單卡4軸脈沖輸出運動控制卡 MPC07 1EA
e) 伺服電機編碼器6*2*0.34電纜 18米
f) 伺服電機3*0.75電源動力電纜 18米
g) 伺服電機6*2*0.34控制電纜 6米
h) 伺服電機40*40/ 4:1專用減速機 3EA
i) 伺服電機專用聯(lián)軸器 3EA
j) 0.023Φ12*4.000×100毫米滾珠絲桿副 3EA
2. 其它涉及到的元件：
a) 線性導(dǎo)軌
b) 視覺系統(tǒng)
美國BANNER的視覺系統(tǒng)，是一體化視覺系統(tǒng)，通過開發(fā)包定制視覺檢測和控制分析程序，下傳到視覺系統(tǒng)后，脫機運行，運行和檢測的數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)接口和PLC或工控機溝通；硬件和傳統(tǒng)的視覺采集板卡＋攝像頭的結(jié)構(gòu)完全不同，這種整體式的結(jié)構(gòu)可靠性和穩(wěn)定性都非常好；
開發(fā)的過程非常簡單，系統(tǒng)也很穩(wěn)定，大大減小了程序量；
c) 低壓配電系統(tǒng)
d) 高速光電、光纖傳感器元件；
e) 工業(yè)控制減速機
f) 軟件開發(fā)和應(yīng)用
3. 本系統(tǒng)是非常成熟的控制模式；
4. 本系統(tǒng)所涉及的元件品質(zhì)易于保證且可控可測；
5. 本系統(tǒng)交貨期易于保證；
|
