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精密位移台運動係統的技術參數介紹

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精密位移台運動係統的技術參數介紹

發布日期:2019-01-07 作者:admin 點擊:

任何位移台都有 6 個自由度:3 個分別沿著 x、y、z 軸方向的平移自由度,另外 3 個則是圍繞 x、y、z 軸的旋轉自由度。
精密位移台

此處描述的所有運動都是關於右手坐標係的,所有的運動都可以看成是由沿坐標軸方向的平動和繞坐標軸方向的轉動的複合運動。 

當選擇一款專業的位移台時,需要考慮很多不同評定位移台性能的指標。了解各種各樣參數的定義以及他們如何影響運行結果將簡化產品的選擇過程。

1. 分辨率 Resolution

分辨率是指移動係統可以分辨的最小位置增量,它不同於係統的最小控製增量。同樣涉及到顯示器和數據采集器的分辨率,通常取決於編碼器的輸出,但由於滯後、背隙等導致傳動係統的降低,因而大多係統的最小移動增量都不等於分辨率,除非編碼器直接測量傳動。

(1)對於電動平移台而言,分辨率為步進電機每轉動最小的一步,位移台的運動輸出量。

電動平移台的分辨率可以用以下公式計算: 

例如:螺杆導程是 4mm,電機的步距角是 1.8º,驅動器設置為 20 細分,則分辨率是0.001mm。

(2)電動旋轉台的角分辨率可以用以下公式計算:

例如:電機的步距角是 1.8º,傳動比是 180:1,驅動器設置為 20 細分,則角分辨率是0.0005º。

2. 靈敏度 Sensitivity

能產生一個輸出運動的最小輸入,通常用來表征手動位移台,也可以定義為輸入驅動和輸出運動的比值,這個術語經常和分辨率混淆。

3. 精度 Accuracy 

對於一個給定的輸入,實際位置和理想位置之間的最大差距。運動係統的精度跟實際位置的測量方式有很大的關係,所以對於開環設備中精度並不是一個很有意義的參數。

4. 絕對精度 Absolute Accuracy 

絕對精度是指係統針對命令輸入或理想輸入的輸出,更直觀的說應該叫不確定度。當要求一個運動係統精確運動 10mm,而實際上隻運動了 9.99mm,則不確定度是 0.01mm。位移台的軸線和測量尺的軸的角度誤差會導致一個與角度呈餘玄關係的單調遞增誤差,這就是常說的餘玄誤差。

5. 精確度 Precision 

精度是指對相同輸入,覆蓋 95%運動偏移的變化輸出位置的變動範圍。精確度也叫重複定位精度。精度和精確度是不同的概念。

6. 重複定位精度 Repeatability 

重複定位精度是指移動係統多次可到達一個既定點的能力。通常所說的重複定位精度指的是單向重複定位精度,單向重複定位精度是指運動係統僅在一個方向上做重複增量運動。這個參數避開了係統的空回和滯後。

因此一個更重要的定義是雙向重複定位精度,即無論運動方向多次嚐試達到一個嚴格意義點的能力。

7. 空回 Backlash

空回是指不至引起反向可測量輸出的最大輸入量。軸向預緊不夠或傳動鏈元件的齧合不好會導致空回,例如齧合齒輪上的齒不好。空回是相對穩定的,並且可以用好的控製器補償。

8. 誤差 Error 

誤差是指實測的品質參數和理想的/需要的結果之間的差值。誤差主要有兩個方麵:軸向誤差,如精度,與沿著運動方向的參數有關;非軸向誤差,如傾斜,與約束的自由度方向相關。  

9. 偏心和擺動 Eccentricity and Wobble 

偏心有時也稱同心度,旋台的偏心是指當旋台旋轉時它的旋轉中心與平均位置的偏差。

如果一個旋台是絕對同心的,那麽在旋轉時就沒有偏心。對於旋台,擺動是旋轉軸的角度偏差。

10. 跳動 Runout  

跳動是指非軸向線性誤差。這是位移台的理想直線運動和實測直線運動之間的偏差。跳動有兩個正交分量:表征水平方向偏差的直線度和表征垂直方向偏差的平麵度。   

11. 傾斜和晃動 Tilt and Wobble 

傾斜和晃動是指非軸向角度誤差。它是指理想的運動直線和實測的運動台之間的偏移量。傾斜和晃動有三個相互垂直的分量,一般指的是轉動、俯仰和偏擺。這三個分量決定了由幾何形狀引起的所有運動係統誤差。   

12. 負載能力 Load Capacity 

對於位移台來說,負載能力是指所允許的作用於位移台台麵中心且與運動方向和工作台麵垂直的合力的大小。對於旋轉台來說,合力的方向是沿著旋轉軸的。若負載不在工作台的中心,則負載須適當減少。 

13. 法向負載能力 Normal Load Capacity 

法向負載能力是指可直接作用於移動台麵上中心的最大負載,負載量主要受限於工作台軸承所能承受的負載能力。

14. 橫向負載能力 Transverse Load Capacity

橫向負載能力也叫側麵負載能力,是作用於垂直運動方向軸線且沿著工作台麵的最大的負載力,通常受限於軸承的負載力,並且由於幾乎沒有軸承承載,因而比法向負載力能力要小。

15. 軸向負載能力 Axial Load Capacity

傳動方向上的最大負載,對於豎直安裝的線性位移台,標稱的垂直載重能力經常由軸向負載能力所限製。更多時候軸向負載能力取決於電機和螺杆的負載能力。

16. 動態負載 Dynamic Load

動態負載是指靜態負載和運動阻力的總和。需要考慮的負載的一些動態特性包括摩擦力和慣性。由於動態載荷限製了係統所能達到的最大加速度,因此在評價整個運動係統性能時,必須要考慮此因素。

17. 速度 Velocity (Speed) 

速度是指單位時間內位移的改變量。最大速度是指位移台正常負載情況下的最大速度。

負載越輕速度越快。最小穩定速度主要依賴於運動係統驅動設備的速度穩定性。

18. 速度穩定性 Speed Stability

速度穩定性是指保持恒定速度的能力,也用速度調節能力表征。這個參數取決於平台的機械設計、反饋機製、所用的控製算法和速度的大小。

19. 加速度 Acceleration 

加速度是指單位時間內速度的變化量。

20. 慣量 Inertia 

慣量是負載抵抗速度改變的一個量度。慣量性越大,負載加速或減速時需要的轉矩也越大。慣量是一個負載大小和形狀的函數。如果能對轉矩做出限製,那麽允許加速和減速的次數就會增加。



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