Ни одна система не подходит для всех.

Компоненты, которые составляют вашу систему позиционирования с высокой точностью-базовые и подшипники, систему измерения положения, систему моторного и привода и контроллер, должны работать вместе. В части 1 мы покрывали системную основу и подшипники. Здесь мы покрываем измерение положения. Часть 3 будет покрывать сцену, диск и дизайн энкодера; усилитель диска; и контроллеры.

Система измерения положения

Как правило, вы можете классифицировать контроллеры как «Open-петли» или «закрытая петля». С контроллерами открытой петли (обычно используемых с шаг-двигателями) каждый импульс, который излучает контроллер, вызывает определенное смещение слайдов. Тем не менее, нет средств, чтобы определить, насколько великим было смещение. Например, 500 импульсов могли быть излучены, но из-за жары, устойчивости к шариковому набору, гистерезиса, ошибок обмотки и т. Д. Таблица могла перемещаться только для 498 импульсов. Основным недостатком является то, что исправления ошибок позиционирования не происходит.

В системе с замкнутым контуром или сервоприводной системой позиционированный кодер дает обратную связь контроллеру. Контроллер продолжает отправлять сигналы управления двигателем до тех пор, пока не будет достигнуто точное желаемое положение слайда.

Слайд без обратной связи по положению на верхней иллюстрации, за которым следует три общих метода измерения положения слайда:
• Положение кодера, установленного на двигатель или шариковой вал.
• Линейный энкодер установлен на слайде.
• Лазерный интерферометр с зеркалами, установленными на слайде.

В первом методе положение слайда измеряется косвенно - положения энкодера на валу привода. Толерантность, износ и соответствие в механических компонентах между слайдом и положением энкодера приводят к отклонениям между желаемыми и истинными положениями слайда. В лучшем случае в сочетании с шариковым винтом точность скольжения ограничена точностью шарика. Типичная точность составляет ± от 5 до ± 10 мм/300 мм.

Большинство линейных измерительных систем состоят из точной стеклянной шкалы и фотоэлектрической измерительной головки. Либо шкала или головка прикрепляются непосредственно к движущемуся слайду и измеряют положение слайда непосредственно. Ни ошибки не вводят неточности шарика. Типичная точность для самой шкалы составляет ± от 1 до ± 5 мм/м. Это также точность самого слайда в расположении головы измерения.

Нагрузка на стадию (точность положения которого - то, что нас действительно интересует), всегда находится на некотором расстоянии от шкалы измерения, измеряемой в направлении, перпендикулярном направлению движения, потому что большинство кодеров расположены под слайдом, но нагрузка на вершине Полем Это еще более выражено со сложенными этапами. Во время хода, если слайд несколько наклоняется из -за отклонений прямолинейностью подшипника, ошибок обращения и т. Д.

Небольшая угловая ошибка с большим смещением, например, вы обнаружите на сложенных этапах XY, может привести к умножению неточности шкалы. Другими словами, измерительная шкала предоставляет правильную информацию о положении только на месте, где прикрепляется измерительная головка.

Например, стадия движения с точными характеристиками рулона показывает типичные угловые ошибки примерно ± 5 дуги. (1 дуга Sec = 1/3600 град или около 5 мкр.) На расстоянии 100 мм между нагрузкой и масштабами это приводит к ошибке позиционирования ± 2,5 мм!

Для чрезвычайно точных применений система обратной связи лазер-интерферометра с плоским зеркалом является лучшим выбором. Длина волны гелия-неонового лазера, 632,8 нм, служит стандартом. Нанометр составляет 1 × 10-9 метров. Точность около ± 0,1 мм/м для стабилизированного лазерного источника возможно, с разрешением до λ/1,024 или 0,617 мкм. Lambda (λ) - длина волны света.

Основным преимуществом является то, что зеркала могут быть на месте нагрузки; То есть, где точность действительно важна. Аббальные ошибки устраняются. Зеркальная плоскостность, обычно в диапазоне субмикрон, определяет линейность, с которой движется слайд.

Кроме того, поскольку движение на стадию XY ссылается на фиксированную точку за пределами плоскости движения, обратная связь автоматически компенсирует любую вне-квадрату системы XY, поскольку она удерживает слайд на фиксированном расстоянии.

Длина волны света в воздухе зависит от скорости света в воздухе, что является функцией температуры воздуха, давления и относительной влажности, среди прочего. Когда вы используете измерительную шкалу, изменение температуры приводит к ошибкам измерения из -за расширения масштабного материала. Типичные коэффициенты расширения для стеклянных и стальных масштабов составляют 8 и 10 мм/м на градус к. с лазерным интерферометром, где нельзя поддерживать стабильная среда, вы можете исправить для атмосферных изменений с помощью дополнительных компонентов автоматической компенсации.