如何提升精密設(shè)備的精度與影響因素分析（上）

  精密設(shè)備的定位精度又可以理解為設(shè)備的運動精度，定位精度取決于控制系統(tǒng)和機械傳動的誤差。設(shè)備各運動部件的運動在控制系統(tǒng)的控制下完成，各運動部件在程序指令控制下所能達到的精度直接反映了加工零件所能達到的精度，所以，定位精度在設(shè)備加工中尤為重要。

測量定位精度（下圖）

其他誤差

圖（1）

圖（2）

圖（3）

圖（4）

圖（5）

俯仰角、偏擺角(1)、直線度(2)、垂直度(3)、線性誤差(4)、旋轉(zhuǎn)度(5)曲線圖

 定位精度是運動控制中最關(guān)鍵的一項參數(shù)，該參數(shù)是運動部件運行位置是否準確的一個重要的衡量指標。該參數(shù)數(shù)值越小，實到位置與理論位置的偏差越小，系統(tǒng)定位越準確。該參數(shù)數(shù)值越大，實到位置與理論位置的偏差就越大，系統(tǒng)定位偏差就越大。因此，提升定位精度是使系統(tǒng)定位準確的最有效的方法。

精度：A<B<C

  目前，提升定位精度的方法一般分為兩種：更換更高精度的定位系統(tǒng)，或者進行精度補償。前者可能涉及到更換更高精度配件，成本方面有一定得加大，并且該成本有一定的持續(xù)性；后者則只需操作系統(tǒng)中添加補償模塊，利用激光干涉儀生成的補償數(shù)據(jù)即可將定位精度提升至接近重復性的水平，該方法在前期系統(tǒng)開發(fā)時有一定的開發(fā)成本，系統(tǒng)完善后則無需成本的增加。

設(shè)備精度測量（上圖）

定位精度的影響因素較多，這里從幾個方面介紹幾種常見的影響因素。

定位系統(tǒng)。對于直線電機系統(tǒng)來說，定位系統(tǒng)包含柵尺和讀數(shù)頭。柵尺通常是通過柵格/磁極個數(shù)進行位置記錄，柵格/磁極越小，定位精度越高。讀數(shù)頭主要是將柵格/磁極平均分成若干份，衡量讀數(shù)頭的重要參數(shù)為分辨率，讀數(shù)頭分辨率越高，定位精度越高。

控制系統(tǒng)包含驅(qū)動器和操作系統(tǒng)等。驅(qū)動器中距離脈沖數(shù)量的定義，對定位精度影響較大，例如，驅(qū)動器中定義10000個脈沖為1mm，實際10000個脈沖設(shè)備運行了1.1mm，那么，在實際應(yīng)用時，給驅(qū)動器發(fā)送10000個脈沖信號時，理論上應(yīng)該運行1mm，實際運行了1.1mm，運行距離越遠，位置偏差就越多。操作系統(tǒng)通常是控制驅(qū)動器，給驅(qū)動器發(fā)送指令的，這樣操作系統(tǒng)發(fā)送的指令與驅(qū)動器接收指令的一致性就是非常重要的，例如系統(tǒng)發(fā)送的指令為運行1mm，驅(qū)動器接收的指令為運行1.1mm，那么驅(qū)動器最終驅(qū)動運動軸運行1.1mm，與理論的1mm就存在一定的誤差。當然，操作系統(tǒng)和驅(qū)動器方面可能也會有其他參數(shù)影響定位精度，這就需要跟驅(qū)動器廠家及操作系統(tǒng)開發(fā)人員共同分析評估可能的原因了。

設(shè)備精度測量（上圖）

安裝精度只要包含定位系統(tǒng)的安裝精度與測量系統(tǒng)的安裝精度。前者主要影響運動系統(tǒng)的運動精度，后者主要影響的是運動系統(tǒng)的測量精度。非閉環(huán)控制的情況下，測量系統(tǒng)主要是由激光干涉儀等標準測量器具替代。定位系統(tǒng)安裝與運動軸向有微小的角度偏差，類似于直角三角形，運行軸向為直角邊，定位系統(tǒng)則為斜邊，隨著距離的增加，位置偏差就越大，定位精度越差。或者定位系統(tǒng)安裝面凹凸不平，由于定位系統(tǒng)貼著在安裝面上，安裝面凹凸不平則延長了定位系統(tǒng)的長度，使實際運行距離小于定位系統(tǒng)示值。測量系統(tǒng)安裝誤差主要是測量基準與運動軸向不平行造成，原理與定位系統(tǒng)一致。API激光干涉儀在安裝時，可根據(jù)電腦上的數(shù)值實時調(diào)整儀器狀態(tài)，使測量光線在運動軸兩端的左右直線度數(shù)值差和上下方向直線度數(shù)值差接近于零，這樣即可最大限度避免測量系統(tǒng)安裝造成的測量誤差。

設(shè)備精度測量（上圖）

 定位精度作為運動控制中重要的一項技術(shù)參數(shù)，以上也只是分析了部分可能的影響因素，仍有很多本報告中未包含的因素，將會持續(xù)更新，歡迎各繼續(xù)關(guān)注！

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