Conception de scène, de lecteur et de l'encodeur.

Les composants qui composent votre système de positionnement de haute précision - roulements, système de mesure de position, système de moteur et de conduite et contrôleur - doivent fonctionner ensemble aussi bien que possible. Partie 1 Couvre la base du système et les roulements. Partie 2 Mesure de la position couverte. Ici, nous discutons de la conception de la scène, du lecteur et du codeur; l'amplificateur d'entraînement; et contrôleurs.

Les trois méthodes couramment utilisées pour assembler les étapes linéaires lors de l'utilisation d'encodeurs linéaires:
• La conduite et l'encodeur sont positionnés dans ou aussi près que possible du centre de masse de la diapositive.
• Le lecteur est situé au centre de la masse; L'encodeur s'attache d'un côté.
• Le lecteur est situé d'un côté; L'encodeur, de l'autre.

Le système idéal a le lecteur au centre de la masse de glissière avec le codeur. Cependant, cela n'est généralement pas pratique. Le compromis habituel localise légèrement le lecteur d'un côté; L'encodeur, légèrement éloigné de l'autre. Cela donne une bonne approximation d'un entraînement central avec la rétroaction de mouvement à côté du système d'entraînement. Les disques centraux sont préférés car la force d'entraînement n'introduit aucun vecteur de force indésirable dans la diapositive pour provoquer une torsion ou une armement. Parce que le système de roulement contraint étroitement la diapositive, la mise en cock produirait une augmentation de l'inexactitude des frictions, de l'usure et de la position de charge.

Une autre méthode utilise un système de style portique avec deux disques, un de chaque côté de la diapositive. La force d'entraînement résultante émule un entraînement central. Avec cette méthode, vous pouvez localiser le rétroaction de position au centre. Si cela est impossible, vous pouvez localiser les encodeurs de chaque côté et contrôler la table avec un logiciel spécial Drive.

Amplificateur d'entraînement
Les amplificateurs de conduite servo reçoivent des signaux de contrôle, généralement ± 10 VDC, du contrôleur et fournissent une tension de fonctionnement et une sortie de courant vers le moteur. En général, il existe deux types d'amplificateurs de puissance: l'amplificateur linéaire et l'amplificateur modulé par la largeur d'impulsion (PWM).

Les amplificateurs linéaires sont inefficaces et sont donc utilisés principalement sur les entraînements de faible puissance. Les principales limitations de la capacité de manutention de puissance de sortie d'un amplificateur linéaire sont les caractéristiques thermiques des caractéristiques de l'étape de sortie et de la rupture des transistors de sortie. La dissipation de puissance de l'étape de sortie est le produit du courant et de la tension à travers les transistors de sortie. Les amplificateurs PWM, en revanche, sont efficaces et sont généralement utilisés pour les capacités de puissance supérieures à 100 W. Ces amplificateurs changent la tension de sortie à des fréquences jusqu'à 50 MHz. La valeur moyenne de la tension de sortie est proportionnelle à la tension de commande. L'avantage de ce type est que la tension est allumée et éteinte, provoquant une capacité de dissipation de puissance considérablement accrue.

Une fois que vous avez choisi le type d'amplificateur, l'étape suivante consiste à vous assurer que l'amplificateur peut fournir la tension de courant et de sortie continu requise aux niveaux requis pour la vitesse de rotation du moteur maximale (ou la vitesse linéaire pour les moteurs linéaires) de l'application.

Pour les moteurs linéaires sans balais, vous pouvez faire une autre distinction entre les amplificateurs. Deux types de commutation motrice sont généralement utilisés: trapézoïdal et sinusoïdal. La commutation trapézoïdale est un type de commutation numérique en ce que le courant pour chacune des trois phases est activé ou désactivé. Les capteurs à effets de salle implantés dans le moteur font généralement cela. Les aimants externes déclenchent les capteurs. Cependant, la relation entre les capteurs à effets de salle, les enroulements de la bobine et les aimants est critique et implique toujours une tolérance à petite position. Le moment de réponse des capteurs, par conséquent, se produit toujours quelque peu légèrement hors de phase avec des positions de bobine et aimants réelles. Cela conduit à une légère variation de l'application du courant aux bobines, conduisant à des vibrations inévitables.

La commutation trapézoïdale est moins adaptée aux applications de balayage et de vitesse constante très précises. Cependant, il est moins cher que la commutation sinusoïdale, il est donc largement utilisé pour les systèmes à grande vitesse, point à point ou sur les systèmes où la douceur du mouvement n'affectera pas le traitement.

Avec la commutation sinusoïdale, la commutation active ne se produit pas. Au contraire, au moyen de la commutation électronique, le décalage de phase de courant à 360 degrés des trois phases est modulé dans un motif sinusoïdal. Il en résulte une force fluide et constante du moteur. La commutation en forme sinusoïdale est donc bien adaptée à la fabrication de contours de précision et aux applications nécessitant une vitesse constante précise telle que la numérisation et les utilisations de la vision.

Contrôleurs
Il y a plus de classes de contrôleurs que nous ne pouvons en discuter correctement ici. Fondamentalement, les contrôleurs peuvent être divisés en plusieurs catégories en fonction du langage de programmation et de la logique de contrôle.

Les contrôleurs logiques programmables (PLC) utilisent un schéma logique «échelle». Ils sont principalement utilisés pour contrôler plusieurs fonctions d'entrée / sortie discrètes (E / S) bien que quelques-unes offrent des capacités de contrôle de mouvement limitées.

Les systèmes de contrôle numérique (NC) sont programmés via un langage standard, RS274D ou une variante. Ils peuvent effectuer des mouvements complexes tels que des formes sphériques et hélicoïdales avec un contrôle de l'axe multiple.

Les systèmes non-NC utilisent une variété de systèmes d'exploitation propriétaires, y compris des programmes d'interface faciles à utiliser pour les profils de mouvement de base. La plupart de ces contrôleurs sont constitués d'un module de contrôleur de base sans moniteur ni clavier. Le contrôleur communique avec un hôte via un port RS-232. L'hôte peut être un ordinateur personnel (PC), un terminal stupide ou une unité de communication portable.

Presque tous les contrôleurs à todate sont des contrôleurs numériques. Ils fournissent un niveau de fiabilité et de facilité d'utilisation qui était inconnu dans les contrôleurs analogiques. Les informations de rétroaction de vitesse sont généralement dérivées du signal de position de l'axe. Tous les paramètres de servo sont ajustés via un logiciel plutôt que de régler laborieusement les «pots» de l'amplificateur de conduite, qui ont tendance à dériver après l'utilisation et avec des changements de température. La plupart des contrôleurs modernes offrent également la mise en œuvre de tous les paramètres de servo d'axe.

Les contrôleurs les plus avancés incluent également le traitement de traitement distribué et le contrôle du processeur de signal numérique (DSP). Un DSP est essentiellement un processeur spécialement conçu pour faire des calculs mathématiques très rapidement (au moins dix fois plus rapidement qu'un microprocesseur). Cela peut fournir des temps d'échantillonnage de servo dans l'ordre de 125 ms. L'avantage est un contrôle précis de l'axe pour le contrôle de la vitesse constante et le contour lisse.

Un algorithme de filtre proportionnel-intégral-dérivé (PID) et la vitesse et l'accélération alimentaire améliorent le contrôle du servo de l'axe. De plus, la programmation de la courbe S des profils d'accélération et de décélération contrôle la création qui va généralement avec le démarrage et l'arrêt du mouvement de la table. Cela donne un fonctionnement plus fluide et plus contrôlé, conduisant à des temps de stage plus rapides pour la position et la vitesse.

Les contrôleurs incluent également des capacités d'entrée / sortie numériques ou analogiques approfondies. Le programme utilisateur ou le sous-programme peut être modifié en fonction de la position, du temps ou des informations d'état, les valeurs des variables, les opérations mathématiques, les événements d'E / S externes ou internes ou les interruptions d'erreur. Le processus de l'utilisateur peut être facilement automatisé.

De plus, la plupart des contrôleurs peuvent augmenter la résolution de rétroaction de position par multiplication électronique. Bien que la multiplication 4 × soit courante, certains contrôleurs avancés peuvent se multiplier jusqu'à 256 ×. Bien que cela n'apporte aucune amélioration de la précision, il a une réelle augmentation de la stabilité de la position de l'axe et - plus important encore dans de nombreuses utilisations - la répétabilité.

Dans votre approche globale, en plus des facteurs mentionnés ci-dessus, vous devez considérer d'autres facteurs qui peuvent modifier les décisions des composants, telles que le budget, l'environnement, l'espérance de vie, la facilité de maintenance, le MTBF et les préférences des utilisateurs finaux. L'approche modulaire permet l'assemblage du système à partir de composants standard et facilement disponibles qui répondront même aux exigences d'application les plus exigeantes si un système est analysé à partir de la base pour la compatibilité globale des composants.