Дизайн сцени, приводу та кодера.

Компоненти, що складають вашу високу точну систему позиціонування-підшипники, система вимірювання позиції, система моторного та приводу та контролер-повинні працювати разом. Частина 1 покрита системною основою та підшипниками. Частина 2 Вимірювання покритого положення. Тут ми обговорюємо дизайн етапу, приводу та кодера; підсилювач приводу; і контролери.

Три загальноприйняті методи складання лінійних етапів при використанні лінійних кодерів:
• Привід та кодер розміщуються в або якомога ближче до центру маси слайда.
• привід розташований у центрі маси; Кодер кріпиться в одну сторону.
• привід розташований з одного боку; Кодер, з іншого.

Ідеальна система має привід у центрі слайдної маси з кодером. Однак це зазвичай недоцільно. Звичайний компроміс розміщує привід трохи вимкнено в одну сторону; Кодер, трохи відійшов до іншого. Це дає гарне наближення центрального приводу із зворотним зв'язком руху поруч із системою приводу. Центральні накопичувачі віддають перевагу, оскільки приводна сила не вводить у слайд не небажані вектори сили, щоб викликати скручування або клопіт. Оскільки система підшипника щільно обмежує слайд, качок призведе до підвищення неточності тертя, зносу та навантаження.

Альтернативний метод використовує систему козла з двома накопичувачами, по одній з кожного боку слайда. Отримана сила приводу емулює центральний привід. За допомогою цього методу ви можете знайти зворотній зв'язок позиції в центрі. Якщо це неможливо, ви можете знайти кодери з кожної сторони та керувати таблицею за допомогою спеціального програмного забезпечення для козла.

Підсилювач їзди
Підсилювачі сервоприводу отримують контрольні сигнали, як правило, ± 10 В постійного струму, від контролера та забезпечують операційну напругу та вихід струму до двигуна. Взагалі, існують два типи підсилювачів потужності: лінійний підсилювач та підсилювач модульованого імпульсом (PWM).

Лінійні підсилювачі неефективні і тому використовуються переважно на приводах малої потужності. Основними обмеженнями потужності вихідної потужності лінійного підсилювача є теплові характеристики вихідної стадії та характеристики розбиття вихідних транзисторів. Розсіювання потужності вихідного етапу - це продукт струму та напруги через вихідні транзистори. Підсилювачі ШІМ, навпаки, є ефективними і зазвичай використовуються для потужностей, що перевищують 100 Вт. Ці підсилювачі перемикають вихідну напругу на частотах до 50 МГц. Середнє значення вихідної напруги пропорційно напрузі команд. Перевага цього типу полягає в тому, що напруга вмикається і вимикається, що спричиняє значно збільшення ємності розсіювання потужності.

Після того, як ви вибрали тип підсилювача, наступним кроком є ​​забезпечення того, щоб підсилювач міг забезпечити необхідний постійний струм та вихідну напругу на необхідних рівнях для максимальної швидкості обертання двигуна (або лінійної швидкості для лінійних двигунів).

Для безчесних лінійних двигунів ви можете зробити ще одну різницю між підсилювачами. Загалом використовується два типи рухової комутації: трапецієподібні та синусоїдальні. Трапецоїдальна комутація - це цифровий тип комутації тим, що струм для кожної з трьох фаз увімкнено або вимкнено. Зазвичай це роблять датчики ефектів залів, імплантовані в двигун. Зовнішні магніти викликають датчики. Однак взаємозв'язок між датчиками ефекту залів, обмотками котушки та магнітами є критичними і завжди передбачає невелику толерантність до положення. Час реакції датчиків, отже, завжди відбувається дещо трохи поза фазою з справжніми положеннями котушки та магнітів. Це призводить до незначної зміни в застосуванні струму до котушок, що призводить до неминучої вібрації.

Трапецоїдальна комутація менш підходить для дуже точного сканування та постійної швидкості. Однак він дешевший, ніж синусоїдальна комутація, тому вона широко використовується для високої швидкості, систем точки до точки або в системах, де плавність руху не вплине на обробку.

З синусоїдальною комутацією, вимикання не відбувається. Швидше, за допомогою електронного перемикання, фазовий зсув струму на 360-градіця трьох фаз модулюється в синусоїдальному малюнку. Це призводить до плавної, постійної сили з двигуна. Таким чином, комутація синусоїдальної форми добре підходить для виготовлення точності контурів та для додатків, що вимагають точної постійної швидкості, таких як сканування та використання зору.

Контролери
Тут більше класів контролерів, ніж ми можемо адекватно обговорити тут. В основному, контролери можуть бути розбиті на кілька категорій залежно від мови програмування та логіки управління.

Програмовані логічні контролери (PLC) використовують логічну схему "драбини". Вони використовуються в основному для управління декількома дискретними функціями введення/виводу (вводу/виводу), хоча декілька пропонують обмежені можливості контролю за рухом.

Системи чисельного контролю (NC) запрограмовані за допомогою стандартної галузі, RS274D або варіантом. Вони можуть виконувати складні рухи, такі як сферичні та спіральні форми з множинним контролем.

Системи, які не належать до НК, використовують різноманітні фірмові операційні системи, включаючи прості у використанні програми інтерфейсу для основних профілів руху. Більшість цих контролерів складаються з базового модуля контролера без монітора чи клавіатури. Контролер спілкується з хостом через порт RS-232. Хост може бути персональним комп'ютером (ПК), німим терміналом або портативним зв'язком.

Майже всі контролери, що знаходяться вгору, є цифровими контролерами. Вони забезпечують рівень надійності та простоти використання, який був нечуваним в аналогових контролерах. Інформація про зворотній зв'язок швидкості зазвичай походить із сигналу положення осі. Усі параметри сервоприводу регулюються за допомогою програмного забезпечення, а не наполегливо регулюючи підсилювач приводу "горщики", які, як правило, дрейфують після використання та зі змінами температури. Більшість сучасних контролерів також пропонують автоматичне використання всіх параметрів сервоприводу Axis.

Більш вдосконалені контролери також включають розподілену обробку та цифровий процесор сигналу (DSP) управління осі. DSP, по суті, процесор, спеціально розроблений для того, щоб зробити математичні обчислення дуже швидко (щонайменше в десять разів швидше, ніж мікропроцесор). Це може забезпечити час зразка сервоприводу в порядку 125 мсек. Перевага - це точне управління осі для постійного контролю швидкості та плавного контурування.

Алгоритм фільтра пропорційно-інтеграл-похідного (PID) та швидкість та прискорення подача вперед посилює сервопривод управління осі. Крім того, S-крива програмування профілів прискорення та уповільнення контролює ривок, що зазвичай йде з рухом запуску та зупинки столу. Це дає більш гладку, більш контрольовану операцію, що призводить до швидшого осідання як для положення, так і для швидкості.

Контролери також включають широкі цифрові або аналогові можливості введення/вихідних. Програма користувача або підпрограма може бути змінена залежно від позиції, часу або інформації про стан, значень змінних, математичних операцій, зовнішніх або внутрішніх подій вводу/виводу або переривання помилок. Процес користувача можна легко автоматизувати.

Крім того, більшість контролерів можуть збільшити роздільну здатність зворотного зв'язку за допомогою електронного множення. Хоча 4 × множення є поширеним, деякі вдосконалені контролери можуть помножити на цілих 256 ×. Хоча це не забезпечує підвищення точності, воно має реальне збільшення стабільності положення осі і - що ще важливіше у багатьох використаннях - повторюваності.

У вашому загальному підході, крім зазначених вище факторів, ви повинні розглянути інші фактори, які можуть змінювати рішення компонентів, такі як бюджет, навколишнє середовище, тривалість життя, простота технічного обслуговування, MTBF та перенесення кінцевих користувачів. Модульний підхід дозволяє складати систему зі стандартних, легко доступних компонентів, які відповідатимуть навіть найвибагливішими вимогами до застосування, якщо система буде проаналізована з бази, що піднімається для загальної сумісності компонентів.