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一文讀懂運(yùn)動(dòng)控制偏位問題:現(xiàn)象、原因及解決辦法

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發(fā)表于 2019-11-1 16:19:33 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
關(guān)鍵詞: 運(yùn)動(dòng)控制
偏位問題是使用步進(jìn)或伺服電機(jī)的設(shè)備制造廠在設(shè)備裝機(jī)調(diào)試以及設(shè)備使用過程中,所面臨的常見問題之一。出現(xiàn)偏位可能是機(jī)械裝配不當(dāng)造成,可能是控制系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)器信號(hào)不匹配,也可能是設(shè)備內(nèi)電磁干擾、車間內(nèi)設(shè)備互相干擾或者是設(shè)備安裝時(shí)地線處理不妥當(dāng)?shù)仍斐伞?/font>
本文從眾多應(yīng)用案例中,提煉整理出最常見的偏位原因及對策,用以幫助設(shè)備廠家調(diào)試人員快速定位問題、采取各種適宜措施提高設(shè)備抗干擾性、為設(shè)備正確接地保證正常運(yùn)行。
規(guī)律性偏位
Q:做往復(fù)運(yùn)動(dòng),往前越偏越多(少)
可能原因①:脈沖當(dāng)量不對
原因分析:無論是同步輪結(jié)構(gòu)還是齒輪齒條結(jié)構(gòu),都存在加工精度誤差。運(yùn)動(dòng)控制卡(PLC)并沒有設(shè)置準(zhǔn)確的脈沖當(dāng)量。例如上一批同步輪電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈設(shè)備前進(jìn)10mm,這批同步輪大一點(diǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈前進(jìn)了10.1mm,就會(huì)導(dǎo)致該批機(jī)器每次運(yùn)行比以前的設(shè)備多走1%的距離。
解決方式:出機(jī)前用機(jī)器畫一個(gè)盡可能大幅面的正方形,然后用尺去量實(shí)際尺寸,對比實(shí)際尺寸和控制卡設(shè)置尺寸之間的比例,然后將其加入控制卡運(yùn)算,反復(fù)進(jìn)行三次之后就會(huì)得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的值。
可能原因②:脈沖指令的觸發(fā)沿與方向指令的電平變換時(shí)序沖突
原因分析:驅(qū)動(dòng)器要求上位機(jī)發(fā)出的脈沖指令的沿與方向指令電平變換有一定時(shí)序要求。而部分PLC或運(yùn)動(dòng)控制卡編程時(shí)沒滿足這種要求(或者其自身的規(guī)則不符合驅(qū)動(dòng)器的要求),導(dǎo)致脈沖和方向時(shí)序并不能滿足要求而偏位。
解決方式:控制卡(PLC)軟件工程師將方向信號(hào)提前。或者驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用技術(shù)人員更改脈沖沿計(jì)數(shù)方式。
Q:運(yùn)動(dòng)過程中電機(jī)在固定點(diǎn)抖動(dòng),過該點(diǎn)后能正常運(yùn)行,但少走一段距離
可能原因:機(jī)械裝配問題
原因分析:機(jī)械結(jié)構(gòu)在某個(gè)點(diǎn)阻力較大。由于機(jī)械安裝的平行度、垂直度或設(shè)計(jì)不合理的原因?qū)е略O(shè)備在某個(gè)點(diǎn)阻力較大,步進(jìn)電機(jī)的力矩變化規(guī)律是速度越快力矩越小,很容易在高速段卡死,速度降下來卻能走過去。
解決方式:
1、檢查機(jī)械結(jié)構(gòu)出現(xiàn)卡死的原因,是該處摩擦阻力大還是滑軌裝得不平行等。
2、步進(jìn)電機(jī)力矩不夠。由于終端客戶出現(xiàn)提速或者加大負(fù)載的要求,導(dǎo)致原本能滿足要求的電機(jī)在高速力矩不夠,從而發(fā)生高速段堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。解決方法可以通過驅(qū)動(dòng)器設(shè)置更大輸出電流或者在驅(qū)動(dòng)器允許電壓范圍內(nèi)提高供電電壓,或更換更大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)。
Q:電機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)來回均沒走到位且偏移量固定
可能原因:皮帶間隙
原因分析:皮帶與同步輪之間存在反向間隙導(dǎo)致,往回走會(huì)存在一定量的空程。
解決方式:如運(yùn)動(dòng)控制卡具有皮帶反向間隙補(bǔ)償功能,可利用之;或者繃緊皮帶。
Q:切繪軌跡不重合
可能原因①:慣量過大
原因分析:平板切繪機(jī)噴墨過程由光柵控制,掃描式運(yùn)動(dòng),切割時(shí)走插補(bǔ)運(yùn)動(dòng),兩者軌跡不重合是因?yàn)椋愃圃O(shè)備X軸小車慣量較小且由光柵定位,噴繪位置準(zhǔn)確,而Y軸龍門結(jié)構(gòu)慣量較大,電機(jī)響應(yīng)性差,插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)時(shí)Y軸跟隨性不好導(dǎo)致軌跡部分偏位。
解決方式:增加Y軸減速比,使用陷波功能提高伺服驅(qū)動(dòng)器剛性以解決該問題。
可能原因②:刀和噴頭重合度沒調(diào)好
原因分析:因?yàn)榍欣L機(jī)刀和噴頭都裝在X軸小車上但是兩者有坐標(biāo)差,切繪機(jī)上位機(jī)軟件能調(diào)整這個(gè)坐標(biāo)差做到刀和噴頭軌跡重合,如果沒調(diào)好,切繪軌跡會(huì)整體分離。
解決方式:修改刀和噴頭位置補(bǔ)償參數(shù)。
Q:畫圓成橢圓
可能原因:XY軸平臺(tái)兩軸不垂直
原因分析:XY軸結(jié)構(gòu),圖形偏位例如畫圓成橢圓,正方形偏位成平行四邊形。龍門結(jié)構(gòu)X軸與Y軸不垂直時(shí)會(huì)導(dǎo)致該問題。
解決方式:調(diào)節(jié)龍門架X軸與Y軸垂直度可以解決該問題。
非規(guī)律性偏位
Q:運(yùn)行過程中不定期出現(xiàn)偏位,偏位具有偶然性,偏位多少不確定
可能原因①:干擾原因?qū)е码姍C(jī)偏位
原因分析:非周期性偏位大部分因?yàn)楦蓴_導(dǎo)致,少部分因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出的窄脈沖或者機(jī)械結(jié)構(gòu)松動(dòng)引起。
解決方式:如果干擾出現(xiàn)的比較頻繁,則可以利用示波器監(jiān)控脈沖頻率確定干擾發(fā)生的時(shí)間進(jìn)而確定干擾源,移除或者使脈沖信號(hào)遠(yuǎn)離干擾源能解決部分干擾。
如果干擾出現(xiàn)的比較偶然,或者難以確定干擾源位置或電氣柜已固定難以移動(dòng),則可以考慮采用以下措施來解決問題:
① 驅(qū)動(dòng)器接地,
② 脈沖線更換雙絞屏蔽線,
③ 脈沖正負(fù)端并聯(lián)103陶瓷電容濾波(脈沖頻率小于54kHz),
④ 脈沖信號(hào)套磁環(huán),
⑤ 驅(qū)動(dòng)器和控制器電源前端增加濾波器


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