حركة مستقيمة ودقيقة بعيدة عن السهلة.

حركة مستقيمة ودقيقة أبعد ما تكون عن السهولة ، وتثبت أجهزة تحديد المواقع الخطية ذلك عن طريق الأخطاء في لا أحد ، ولكن ثلاثة أبعاد

فقط عندما اعتقدت أن لديك مفهوم "الخطوط الخطية" مسمر - ضرب النقاط المطلوبة على الفور وأنت في المنزل - على طول الدرجات الخمس المتبقية من الحرية لتحطيم الحفلة. من منظور خشن ، صحيح ، أن عربة خطية تترجم بشكل أساسي على طول محور واحد (نسميها المحور X) ، ولكن جميع الأجزاء المهندسة لها عيوب ، ومع حاجتنا المتزايدة باستمرار إلى الدقة والدقة ، يجب أن يتقدم اهتمامنا بالتفاصيل وفقًا لذلك.

لوصف دقة النظام بدقة ، يجب علينا أن نأخذ جميع الدرجات الستة من الحرية ، وهي ترجمة في محاور X و Y و Z ، والدوران حول نفس الشيء.

مخاوف التنسيب

بالنسبة للمبتدئين ، دعنا ننشئ تعريفًا واضحًا لمعلمات تحديد المواقع الرئيسية. على الرغم من أن معظم المهندسين على دراية بدقة المصطلحات والتكرار والقرار ، إلا أنهم يسيئون استخدامهم بشكل شائع في الممارسة العملية. الدقة هي أصعب الثلاثة لتحقيقها ، تليها التكرار ، وأخيرا ، القرار. تشرح الدقة مدى اقتراب نظام في الحركة من وضع أمر ، وهو وضع دقيق يرقد في مساحة XYZ النظرية.

التكرار أو الدقة ، من ناحية أخرى ، يشير إلى الخطأ بين المحاولات المتتالية للانتقال إلى نفس الموقع من الاتجاهات العشوائية. يمكن أن يكون النظام الخطي القابل للتكرار غير دقيق للغاية - قد يكون قادرًا على تحقيق نفس الموقع باستمرار ، والذي يحدث بعيدًا عن تلك التي يتم قيادتها. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون لبرغي الرصاص مع جوز أتباع محمّل مسبقًا ، ولكن مع خطأ كبير أو خطأ "في الرصاص" ، تكرار جيد مع دقة سيئة. يحافظ التحميل المسبق على الصواب الصلبة في وضعه المحوري ، مما يقلل أو القضاء على رد الفعل العكسي وضمان حمل الجوز وتحميل السفر باستمرار وفقًا لدوران رمح المسمار. لكن خطأ الملعب يلقي علاقة التناوب المقصودة في الترجمة قبالة Kilter ، وبالتالي فإن النظام غير دقيق.

القرار هو أصغر زيادة في حركة يمكن تحقيقها. إذا ، على سبيل المثال ، يقع موضع الأوامر على بعد 2 ميكرون ولكن دقة النظام هي 4 ميكرون ، فإن الدقة لا يمكن أن تكون أفضل من 2 ميكرون. في ظل هذه الظروف ، لا يتمتع النظام بدقة التحرك في الوضع المطلوب عن كثب.

لكي يكون النظام دقيقًا ، يجب أن تكون جميع مكوناته دقيقة وقابلة للتكرار ، وتوفر دقة كافية. على الرغم من أن النظام قد يوفر دقة "قيادة" جيدة ولكن ضعف التكرار (أي ، فإن النظام يشكل مبعثر عشوائي حول نقطة القيادة) لا يمكن أن تكون دقة النظام الكلية أفضل من التكرار.

التدابير الموجهة

تتكون أجهزة الحركة الخطية من مكونين أساسيين ودليل خطي وجهاز لإنتاج التوجه. الدليل مسؤول عن تقييد الحركة في 5 من 6 درجات من الحرية المتاحة في الفضاء ثلاثي الأبعاد. لا يسمح الدليل المثالي بأي ترجمة في محاور Y و Z ولا يدور حول أي من المحاور على الإطلاق. من المتوقع أن ينتج عن جهاز الدفع (عادةً برأس الرصاص أو الكرة) حركة فقط في المحور غير المقيد. من المريح تقييم دقة هذين المكونين بشكل منفصل ثم الجمع بين النتائج لتحديد الدقة الكلية.

دعونا ننظر إلى الدليل أولاً. قد يعاني دليل خطي من عدة مصادر للخطأ: الانحناء لأعلى ولأسفل أو جنبًا إلى جنب - بمعنى آخر الانحرافات في التسطيح والاستقامة ؛ الجريان الرأسي. والانقطاع بين الدليل والمتابع.

يعد التسطيح والاستقامة أكثر الشواغل شيوعًا ، حيث أنها أكبر عمومًا في الحجم. يسير دليل مصنوع تمامًا على طول مستوى موازٍ للطائرة XY ، علاوة على ذلك ، على طول خط موازٍ للمحور X. خطأ التسطيح هو الانحراف بشكل أساسي عن الطائرة xy. قد يشمل انحناء بسيط في اتجاه واحد أو اثنين. خطأ التسطيح دائمًا يخلق الترجمة في المحور z (رأسي). اعتمادًا على اتجاه الانحناء ، قد يتسبب في دوران الملعب حول محور Y ، أو يتدحرج حول المحور X (الحالة مع الاعوجاج ثنائي الأبعاد) ، أو كليهما. قد يولد WARP أيضًا ترجمة بسيطة في محور Y ، عموديًا على الحركة المطلوبة.

يؤدي خطأ الاستقامة إلى خط السفر في النقل يترك التوازي مع المحور X ، والانحناء في اتجاه ± Y. إلى جانب الإزاحة في محور Y ، فإنه سيؤدي إلى دوران ياو حول محور z.

الرأسي هو تغيير منهجي في ارتفاع الدليل الخطي كما يترجم. قد يكون هذا بسبب عدم الدقة في تصنيع أسطح المحمل ، مما يخلق الترجمة في محور z. يسرد معظم الشركات المصنعة دليل التسطيح أو الجريان الرأسي ، إلى جانب الاستقامة. من الممكن أن يكون هناك دليل خطي للحث على ترجمة Y أو Z الفورية دون دوران ، ولكن حجم هذه عادة ما يكون صغيرًا. يميل أتباع الدليل الخطي إلى توزيع العيوب على طول طوله ، وقمع التحولات المفاجئة المستعرضة للحركة المطلوبة.

يعتمد تأثير الدوران على الدقة على المكان الذي تكون فيه نقطة الاهتمام بالنسبة لجهاز مرجع الموضع ، والذي ربما يكون المسمار الرصاص نفسه أو مقياس خطي يستخدم للتغذية المرتدة. في كلتا الحالتين ، يشكل موقع الجهاز خط القياس ، بالتوازي مع اتجاه التحرك المطلوب. ومع ذلك ، فإن نقطة الاهتمام ، وهي النقطة المستهدفة لنظام الحركة الخطية ، قد يتم تعويضها عن خط القياس. أي دوران ، وبالتالي ، سوف يسبب أطوال قوس مختلفة في كل. وستختلف مسافة الحركة الفعلية من المسافة المسجلة على المقياس وفقًا لمقدار الدوران والإزاحة. كلما زاد الإزاحة ، زادت أخطاء الترجمة بسبب الدورات - المعروفة باسم خطأ ABBé. مع استخدام المسمار الرصاص نفسه كجهاز مرجع ، يكون خط القياس على المركز. ولكن يتم استخدام المشفرات الخطية عادة ، ويتم تركيبها على الجانب. قد يزداد سوءًا أو يحسن شروط خطأ Abbé ، اعتمادًا على موقع نقطة الاهتمام (لا يتماشى دائمًا مع المسمار النقل والرصاص).

في المقابل ، تظل أخطاء الترجمة الخالصة في محاور Y و Z بسبب الانقطاعات والهجوم الرأسي ثابتًا بغض النظر عن نقطة الاهتمام. يمكن أن تكون الأخطاء من الدورات أكثر خداعًا. من السهل بشكل عام وأكثر فعالية من حيث التكلفة تقليل الإزاحة من بناء نظام تحديد المواقع بأدلة أكثر دقة.

خطأ القيادة

يمكن إنتاج الدفع بعدة طرق. الأجهزة الشائعة عالية الدقة هي مسامير الرصاص ، ومسامير الكرة ، والمحركات الخطية. تخلق مسامير الرصاص ومسامير الكرة نوعًا محددًا من الخطأ جوهريًا لطبيعتها. مع تدوير المسمار ، يسافر المتابع على مسار حلزوني تحويل حركة الدوران إلى الخطية. نظرًا لأن زاوية اللولب ليست مثالية أبدًا ، فمن المتوقع أن يكون تحت سفر أو مفرط. يمكن أن يكون هذا دوريًا (يُعرف باسم 2π خطأ) أو منهجيًا (يقاس كخطأ متوسط ​​لكل 300 مم من السفر). قد تكون هناك أيضًا ترددات وسيطة للتذبذب أو تباين السفر. يمكن إزالة متوسط ​​الخطأ بسهولة مع تعويض وحدة التحكم. تصبح الأخطاء المتوسطة والدورية صعبة للغاية. سيكون لبرغي الأرض الدقيقة للفئة C3 خطأ متوسط ​​أو منهجي قدره 8 ميكرون وخطأ 2π من 6 ميكرون. مع مسامير الدقة المنخفضة ، لا يتم الإبلاغ عن الخطأ 2π لأنه غير مهم فيما يتعلق بالخطأ المتوسط. يتم سرد متوسط ​​خطأ "الرصاص" لجميع مسامير الرصاص من فئة تحديد المواقع.

يمكن استخدام برغي أو برغي للكرة مع تشفير خطي من أجل إطعام الموضع الفعلي مرة أخرى إلى وحدة التحكم. هذا يلغي الحاجة إلى الدقة العالية في شكل خيط المسمار. إمكانيات المقياس وضبط حلقة التحكم هي العوامل المحددة للدقة الخطية.

تنظم المحركات الخطية الحركة بناءً على ردود الفعل من التشفير الخطي أو أي جهاز استشعار آخر. سوف تحد دقة جهاز التغذية المرتدة وحلها من دقة النظام ، وكذلك ضبط النظام ، وهو لاعب مهم في أي تطبيق مؤازرة. يتم اختيار الفرقة الميتة لضبطها ، بحيث تصل العربة إلى وضع داخل هذا النطاق ، فإنها تتوقف عن الصيد. هذا يقلل من وقت التسوية ولكنه يقلل أيضًا من التكرار وحل الجهاز. ومع ذلك ، نظرًا لعدم وجود عناصر ميكانيكية وسيطة لتقديم رد فعل عنيف النظام ، والانحراف ، والمحركات الخطية ، تكون المحركات الخطية قادرة على تجاوز دقة نظام الرصاص أو اللولبي المسمى.

مجموع الأجزاء

لتحديد الدقة الإجمالية على طول محور واحد للسفر ، يجب الجمع بين أخطاء دليل الجهاز والدفع. يتم تحويل الأخطاء الدورانية إلى الترجمة في نقطة الاهتمام. يمكن بعد ذلك دمج هذا الخطأ مع أخطاء متعدية أخرى في نفس الاتجاه.

يتم حساب خطأ Abbé عن طريق ضرب الظل في تغيير الزاوية الكلية حول محور الدوران بمسافة الإزاحة. لكل دوران ، يجب أن تؤخذ الإزاحة في الطائرة عموديًا على محور الدوران. الطريقة الوحيدة للتخلص من خطأ ABBé تقريبًا هي وضع جهاز التعليقات في نقطة الاهتمام.

بمجرد حساب أخطاء الترجمة للدليل في كل اتجاه ، يمكن دمجها مع الخطأ من جهاز الدفع ، والذي يساهم في الخطأ على طول المحور X فقط ، ويتم قياس خطأ النظام الكلي.

إذا كنت تقوم بتحليل جهاز حركة خطي أحادي المحور ، فيمكنك ببساطة مقارنة أخطاء الترجمة لكل اتجاه مع متطلبات تحديد المواقع الخاصة بك. إذا كان لدى أي محور خطأ غير مقبول ، فيمكنك معالجة مكونات خطأ المحور هذا واحدًا تلو الآخر.

إذا كان النظام متعدد المحاور ، مع العديد من مجموعات الحركة الخطية ، لا يزال لديك نقطة واحدة فقط ؛ إنه نفسه لكل محور. سيكون للمحور الأبعد من نقطة الاهتمام أعلى إمكانات لخطأ Abbé. يمكن تلخيص أخطاء الترجمة من كل مرحلة عند نقطة الاهتمام لتحديد إجمالي خطأ النظام. ومع ذلك ، يجب أيضًا النظر في التعامد بين المحاور الآن. هذا ينتج ترجمة نقية. في حالة مرحلة XY ، على سبيل المثال ، ستنتظر انحراف من محور Y فيما يتعلق بـ X ترجمة X إضافية حيث يعبر المحور Y. يمكن تحديد ذلك مع علم المثلثات أو عن طريق قياس الإزاحة مباشرة. تذكر ، على عكس الدورات ، الترجمات مستقلة عن الإزاحة ، المسافة إلى نقطة الاهتمام. يمكنك إضافة إزاحة التعامد مباشرة إلى ميزانية الخطأ الإجمالية الخاصة بك.

أخيرًا ، ضع في اعتبارك أن مصطلح "الدقة" يستخدم بحرية إلى حد ما ، ويمكن أن يترك في كثير من الأحيان مفتوحًا للتفسير. في بعض الأحيان ، تمثل مواصفات الدقة المذكورة لمسمار تحديد المواقع فقط. يمكن أن يكون هذا النوع من التمثيل الباطل مضللاً. على سبيل المثال ، قد يفكر المصمم في تحسين دقة النظام من خلال تحسين متوسط ​​خطأ الرصاص ، عندما يتم استئصال المشكلة بالفعل في خطأ Abbé. ليس النهج الأمثل. في كثير من الأحيان هناك حل هندسي بسيط واقتصادي ، بمجرد تحديد مصدر الخطأ.