一、概述
高精度模擬伺服控制系統(tǒng)在二軸、三軸定位系統(tǒng)中一直占據(jù)著核心的地位。隨著工業(yè)與軍事發(fā)展要求,高精度伺服系統(tǒng)從40年代自動(dòng)火炮跟蹤系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到機(jī)器人、數(shù)控制造加工、精密測(cè)量、航空航天等各自動(dòng)化控制領(lǐng)域,是與產(chǎn)業(yè)聯(lián)系最緊密、服務(wù)最廣泛的技術(shù)之一。
尤其是三坐標(biāo)系統(tǒng)的測(cè)量部分、基于二維數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制和推桿,對(duì)于高性能的控制平臺(tái)在定位與跟蹤精度的要求更高。
目前,國(guó)內(nèi)外主要三坐標(biāo)廠商:?怂箍怠(jì)南德仁、蔡司、溫澤、法如、波龍、奧智品、3dfamily、Feanor、SNK、埃帝科、馬波斯、智泰、法信、雷頓、愛(ài)德華、西安力德、雷尼威爾、瑞士tesa等。
轉(zhuǎn)臺(tái)方面主要有日本、德國(guó)、美國(guó)等幾個(gè)公司品牌,高端市場(chǎng)幾乎沒(méi)有國(guó)產(chǎn)品牌。日本數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的定位精度和重復(fù)定位精度較高,日本連續(xù)分度數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的分度精度可達(dá)1″,重復(fù)定位精度可達(dá)±1″,臺(tái)灣產(chǎn)品的分度精度一般為4″,重復(fù)定位精度為±2″。因質(zhì)量上乘,功能可靠性好,基本上進(jìn)口產(chǎn)品形成了一統(tǒng)天下的局面。
推桿則廣泛應(yīng)用于油門、轉(zhuǎn)向等汽車電子領(lǐng)域。
二、瑞默生高精度伺服控制系統(tǒng)特點(diǎn)
整體系統(tǒng)組成包括:工控機(jī)或PLC、運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)。
工控機(jī)或PLC通過(guò)專業(yè)的人機(jī)交互界面確定運(yùn)動(dòng)規(guī)則;運(yùn)動(dòng)控制卡協(xié)調(diào)各伺服驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)順序;伺服驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
根據(jù)實(shí)際情況,定位系統(tǒng)在預(yù)測(cè)誤差變化、高抗干擾、快速響應(yīng)、編碼精度等都提出了嚴(yán)格的要求。針對(duì)以上問(wèn)題,瑞默生高精度伺服控制系統(tǒng)均提供了有效的解決方案。
采用直流有刷伺服電機(jī)或力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過(guò)使用PID算法控制,前期軟件對(duì)電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)設(shè)置,自動(dòng)識(shí)別出相應(yīng)的PID參數(shù),并可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工作要求,進(jìn)行微調(diào),減少與避免過(guò)沖量。
利用光電耦合進(jìn)行通道隔離,將與其它控制部分間的電路聯(lián)系切斷,防止干擾進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制部分與上位機(jī)。脈沖信號(hào)采用差分輸出,具有較強(qiáng)抗干擾能力和傳輸能力。
通過(guò)使用高精度的電阻、測(cè)速發(fā)電機(jī)、光電編碼器和高精度光柵反饋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)速度或位置反饋,并且通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡實(shí)行高速協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,能夠保證多軸系統(tǒng)平穩(wěn)啟動(dòng)和停止,達(dá)到高精度、低噪音、快速、平衡的運(yùn)動(dòng)目的。
三、瑞默生高精度模擬伺服驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)指標(biāo)
1、系統(tǒng)功能框圖: 
2、技術(shù)參數(shù):
額定電壓:DC12V至72V寬電壓范圍直流輸入
額定電流:20A
速度反饋接口:模擬量反饋、測(cè)速發(fā)電機(jī)反饋、增量式光電編碼器反饋
速度給定方式:外部±10V模擬量電壓
具有最大電流、最高轉(zhuǎn)速的設(shè)置功能
具有電流環(huán)速度環(huán)的PID參數(shù)調(diào)節(jié)功能
四、 實(shí)際應(yīng)用
1. 三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x
通過(guò)連接各種類型的伺服電機(jī),可以精確控制三軸的運(yùn)動(dòng)位置與速度。并且利用運(yùn)動(dòng)控制卡的協(xié)調(diào)能力,還可以將雙驅(qū)動(dòng)控制方式應(yīng)用到門式測(cè)量?jī)x中,以減少橫梁移動(dòng)產(chǎn)生的擺動(dòng)誤差。
2. 轉(zhuǎn)臺(tái)
根據(jù)實(shí)際要求,即可以使用T型連接方式,又可以采用U型連接方式。在各種方式中,伺服電機(jī)通過(guò)導(dǎo)軌絲杠連接轉(zhuǎn)臺(tái),也可以直接連接轉(zhuǎn)臺(tái)。
3. 推桿
瑞默生模擬伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器廣泛應(yīng)用于油門推桿應(yīng)用,可以接收推桿的電阻位置模擬量反饋也可以接收電機(jī)的編碼器的數(shù)字量反饋,實(shí)現(xiàn)對(duì)各種推桿的高動(dòng)態(tài)相應(yīng)的精確位置控制。
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