Yksikään järjestelmä ei sovi kaikille.

Korkean tarkkuuden paikannusjärjestelmäsi muodostavien komponenttien – alusta ja laakerit, paikanmittausjärjestelmä, moottori- ja käyttöjärjestelmä ja ohjain – on toimittava yhdessä mahdollisimman hyvin. Osassa 1 käsittelimme järjestelmän alustaa ja laakereita. Tässä käsittelemme paikanmittausta. Osa 3 kattaa vaiheen, taajuusmuuttajan ja enkooderin suunnittelun; aseman vahvistin; ja ohjaimet.

Aseman mittausjärjestelmä

Yleensä voit luokitella ohjaimet "avoin silmukan" tai "suljetun silmukan". Avoin silmukan säätimillä (käytetään yleensä askelmoottoreiden kanssa) jokainen ohjaimen lähettämä impulssi aiheuttaa tietyn luistin siirtymän. Ei kuitenkaan ole keinoja määrittää, kuinka suuri siirtymä on ollut. Esimerkiksi 500 pulssia on saatettu lähettää, mutta jäykkyyden, kuularuuvin toleranssin, hystereesin, käämitysvirheiden ja niin edelleen vuoksi taulukko on saattanut liikkua vain 498 pulssin verran. Suurin haittapuoli on, että paikannusvirheen korjausta ei tapahdu.

Suljetun silmukan järjestelmässä tai servojärjestelmässä paikkaanturi antaa palautetta säätimelle. Säädin jatkaa moottorin ohjaussignaalien lähettämistä, kunnes luistin haluttu paikka on saavutettu.

Dia, jossa ei ole asennon palautetta yläkuvassa, ja sen jälkeen kolme yleistä menetelmää dian sijainnin mittaamiseen:
• Asentoanturi asennettuna moottoriin tai kuularuuviakseliin.
• Lineaarinen anturi asennettu liukulevylle.
• Laserinterferometri, jossa peilit asennettu liukumäelle.

Ensimmäisessä menetelmässä luistin asento mitataan epäsuorasti - asentoanturi kiinnitetään käyttöakselille. Luistin ja asentoanturin välisten mekaanisten komponenttien toleranssi, kuluminen ja yhteensopivuus johtavat poikkeamiin halutun ja todellisen luistiasennon välillä. Yhdessä kuularuuvin kanssa liukutarkkuutta rajoittaa parhaimmillaan kuularuuvin tarkkuus. Tyypilliset tarkkuudet ovat ±5 - ±10 mm / 300 mm:n liike.

Useimmat lineaariset mittausjärjestelmät koostuvat tarkasta lasiasteikosta ja valosähköisestä mittauspäästä. Joko vaaka tai pää kiinnittyy suoraan liikkuvaan liukumäkiin ja mittaa liukumäen asennon suoraan. Virheitä ei myöskään aiheuta kuularuuvien epätarkkuudet. Itse asteikon tyypilliset tarkkuudet ovat ±1 - ±5 mm/m. Tämä on myös itse luistin tarkkuus mittapään sijainnissa.

Lavakuorma (jonka asennon tarkkuus meitä todella kiinnostaa) on aina jonkin matkan päässä mitta-asteikosta, mitattuna liikkeen suuntaa vastaan ​​kohtisuorassa suunnassa, koska useimmat anturit sijaitsevat liukumäen alla, mutta kuorma on päällä. . Tämä näkyy vielä selvemmin pinotuissa vaiheissa. Liikkeen aikana, jos luisti kallistuu jonkin verran laakerien suoruuden poikkeamien, kääntövirheiden ja niin edelleen takia, syntyy poikkeama suhteessa kuorman asemaan vs. kooderi.

Pieni kulmavirhe, jolla on suuri siirtymä, kuten löydät pinotuista XY-asteista, voi johtaa asteikon epätarkkuuden moninkertaistumiseen. Toisin sanoen mitta-asteikko antaa oikeat sijaintitiedot vain mittapään kiinnityskohdassa.

Esimerkiksi tarkkuustelaominaisuuksilla varustettu liikevaihe näyttää tyypillisiä noin ±5 kaarisekuntia olevia kulmavirheitä. (1 kaarisek = 1/3 600 astetta eli noin 5 μrad.) Jos kuorman ja asteikon välinen etäisyys on 100 mm, tämä johtaa ±2,5 mm:n paikannusvirheeseen!

Erittäin tarkkoihin sovelluksiin laser-interferometri-paikannuspalautejärjestelmä tasopeileillä on paras valinta. Heliumneonlaserin aallonpituus, 632,8 nm, toimii standardina. Nanometri on 1 × 10-9 metriä. Noin ±0,1 mm/m tarkkuus stabiloidulle laserlähteelle on mahdollinen, resoluutiolla jopa λ/1 024 tai 0,617 μm. Lambda (λ) on valon aallonpituus.

Suurin etu on, että peilit voivat olla kuormituspaikalla; eli missä tarkkuus on todella tärkeää. Abbé-virheet on eliminoitu. Peilin tasaisuus, tyypillisesti submikronin alueella, määrittää lineaarisuuden, jolla dia liikkuu.

Lisäksi, koska XY-asteen liike on viitattu kiinteään pisteeseen liiketason ulkopuolella, takaisinkytkentä kompensoi automaattisesti XY-järjestelmän epätasaisuudet, koska se pitää luistin kiinteällä etäisyydellä.

Valon aallonpituus ilmassa riippuu valon nopeudesta ilmassa, joka on muun muassa ilman lämpötilan, paineen ja suhteellisen kosteuden funktio. Kun käytät mitta-asteikkoa, lämpötilan muutos aiheuttaa mittausvirheitä asteikon materiaalin laajenemisen vuoksi. Lasi- ja teräsvaakojen tyypilliset laajenemiskertoimet ovat 8 ja 10 mm/m K-astetta kohden. Laserinterferometrillä, missä vakaata ympäristöä ei voida ylläpitää, voit korjata ilmakehän muutoksia valinnaisilla automaattisilla kompensointikomponenteilla.