Hassas Hareket Kontrolü için Encoder Kalibrasyona Giriş

Encryptrs, modern otomasyondaki birincil sensör geri bildirimler cihazları, robotik, CNC makine araçları ve hassas konumlandırma sistemleridir. Mekanik hareket haline getirirler - kroki veya lineer - tüm hataları pozisyon olarak yorumlayan elektrik sinyalleri, hız ve yön.Encoderss standart olarak üretilirken, ham çıktıları nadiren kutudan mükemmeldir.

Kalibrasyon, yüksek çözünürlükte bir akışa sahip olan bir enkoderin çıktısını karşılaştırarak, yüksek seviyeli referans standardını ) iletilen düzeltmeleri doğru pozisyon ve hız ölçümleri için en iyi şekilde uygulamaktadır.Bu kılavuz, doğru pozisyon ve hız ölçümleri için ayrıntılı bir şekilde ayrıntılı olarak kodlanabilir.It include a comprehensive, production-ready approach to calibrating encoders for correct location and speed ölçüm.It cover the specific replica of different encoder types, and synchronization errors that cripple high-by running the step-ready approach to calibrating encoders for correct location.

Encoder Ölçüm ve Kalibrasyonun Temel İlkeleri

Doğruluk vs. Çözümü

Ortak bir yanlışlık yüksek çözünürlük yüksek doğruluk garanti eder.(D)Resolution) En küçük bir artışla encoder ayırt edilebilir, ancak yine de eksantriklik nedeniyle 10 ark-saniyeye sahip olabilir[DDDDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜyetim) Kalibrasyonun doğruyu ölçerek nasıl daha da doğrulandığını açıklar.

Bir Referans Standardına İzlenebilir

Anlamlı kalibrasyon izlenebilir olmalıdır. Bu, karşılaştırma için kullanılan referans standardının kendisi ulusal veya uluslararası bir standarda (örneğin, Almanya'daki NIST, bir hassas indeksleme masası veya bir otomatik kodlama cihazı için, bir optik interferometre) ile bir stabilizatör için farklı ölçümler sağlar.

Encoder Ölçüm Hatalarının Yaygın Kaynakları

Hataların nereden geldiğini anlamak doğru kalibrasyon yöntemi seçmek ve sonuçları yorumlamak için gereklidir. Hatalar mekanik, elektrik veya çevre olarak geniş ölçüde kategorize edilebilir.

Mekanik Hata Kaynağı

  • [FONT=0]Shaft Ecsanity ve Runout: Eğer encoder mil motor mil veya yol vida ile mükemmel bir şekilde uyumlu değilse, mekanik bağlantı periyodik pozisyon hatalarına neden olur.Bu, şarj edilebilir uygulamalardaki en yaygın kaynaktır.
  • [FONT=0)Abbe Hatası: [Dönergesel sistemlerde, eğer encoder okuma başlığı ölçüm (Abbe dengelemesi) ile uyumlu değilse, kılavuzda herhangi bir angular hatası magn kaldırılmıştır.Bu, yazılım tazminatı tarafından tek başına sabitlenemez temel bir geometrik hatadır.
  • [FONT:0]Kategor ve Backlash: Oldham darbeleri, bellows darbeleri ve helical kirişlerin hepsinin sonlu bir torsional sertlik vardır.
  • [FONT:0)Zorunma:[Dönlendirme: 1 ) Aşırı sağlanmış vidalar veya şişkin olmayan bir yüzeydeki enkoder konutu kırabilir, en yüksek tavana göre oturtulmasına neden olur.

Elektrik ve Signal Hataları

  • [FONT=0) Interpolasyon Hataları (Sin/Cos Encoders): [Dönder: 1) Bunlar yüksek çözünürlüklü sistemlerde baskın hata kaynağıdır. 1 Vpp sin/koz encoder kontrol edicileri interpolating the sine and cosine results. Imperfections in the signal because to DC dengeleme, amplitude false, and step mistake create Çevrimsel pozisyon hataları, sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık
  • [FONT:0)Edge Jitter ve Gürültü: Yüksek frekanslı elektrik gürültüleri değişken frekans sürücüler (VFDs) veya anahtarlama güç malzemeleri, encoder sinyalleri üzerinde süperimpose edilebilir, erken veya geç (jitter) Bu durum olarak ortaya çıkmaktadır.
  • [FONT:0)Cable Length and Signal Degradasyon: Uzun kablo çalışır, özellikle TTL/HTL sinyalleri ile, değerlendirme ve çapraz-talk neden olabilir. Yüksek hızlı uygulamalar dikkatli bir şekilde uyum gerektirir ve potansiyel olarak farklı hat sürücüleri (RS-422).

Çevresel Hata Kaynağı

  • [FONT:0) ⁇ genişleme:[Dönetici: [Dönetici: 0,3) Bir cam ölçeğin genişleme katsayısı (tipik olarak ~ 8 ppm/°C) her 1°C sıcaklık değişikliği için 1 metre uzunluğundaki değişiklikler anlamına gelir.
  • [FONT:0)Contaminasyon: [Dönetici: [Döntgen: 0,4] Toz, petrol mist ve serinleyici optik ölçekten gizlenebilir, sinyal damlatmasına veya amplitüdasyon azaltmasına neden olur. Manyetik encoders manyetik parçacıklar veya dış manyetik alanlar tarafından etkilenebilir.

Encoder-Specific Kalibrasyon Yaklaşımları

Incremental Encoders (TTL/HTL)

A ve B puls'ın indeksi dörtlülük bir standarttır ve sıfır / aşama (Z) pulu. Kalibrasyon öncelikle indeksli nabrasyon konumuna ve A ve B kanallarının ortogonalitesine odaklanır.

Aemental Sin/Cos Encoders (1 Vpp)

Sin/Cos encoders, sine ve kosine parçaları için analog gerilim seviyelerini sağlar. Bu sinyaller o zaman üç birincil kusur veya kontrol tarafından içselleştirilir (örneğin, 4096x interpolasyon). Kalibrasyon bu seviyede mükemmel bir Lisaj çemberi günah ve kos sinyalleri üretmektir.

  • [FONT:0)DC Offset:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici: [Dönetici: [Dönder: [Dönder: [Dönetici: 1 )
  • [FONT=0)Amplitude Mismatch:[Dönetici:[Dönder: 1 ) sinesinin zirvesine göre, kosineden farklı.
  • [FONT=0)Phase Hatası:[Dönetici:[Dönetici:0) Eş sinyal tam olarak 90 derece fazı sine kaybolmuyor.

Bu hatalar, artırılmış ve veya sıra dışı tazminat parametrelerini kullanarak düzeltilir.Modern sürücüler genellikle en yüksek doğruluk için otomatik olarak rutine sahiptir, bu parametreler hassas bir referans kullanarak belirlenmelidir ve encoder veya kontrolöre uygulanır.

Mutlak Encoders (EnDat, BiSS, SSI, HIPERFACE DSL)

Mutlak kodlamalar, her mekanik pozisyon için eşsiz bir dijital pozisyon kelimelerini, güç çevrimleri dahil olmak üzere. Kalibrasyon, bilinen bir referansa karşı mutlak pozisyon değerini doğrulamaktadır.Çok geri dönüş kodlamaları, genellikle batarya geri yüklemesi gerekir. Komisyoning genellikle encoder'in sıfır pozisyonunun tanımlanmış bir mekanik datum. Verification, tam pozisyonu okumayı gerektirir ve puanlara kıyasla karşılaştırmayı gerektirir.

Yüksek Önlü Encoder Kalibrasyon İş Akışı

Başarılı bir kalibrasyon projesi, mekanik, elektrik ve yazılım disiplinlerini entegre eden yapısal bir iş akışı takip eder. Tüm süreci geçersiz kılar.

Aşama 1: Mekanik Paylaşım ve Kurulum

Herhangi bir elektrik ölçümünden önce, mekanik bağlantı optimize edilmelidir.Return encoders için, motor milini darbe yoluyla encoder mile uyumlu hale getirmek için bir lazer hizalama aracı kullanarak.Komlama noktasındaki çalıştırılan nokta, doğrudan doğruya doğrultulmalıdır.

2. Aşama 2: Elektrik İşaretleri

Hedef sürücü veya kalibrasyon arayüzüne encoder. Yüksek bant genişliği oscilloskop (100 MHz veya daha iyi), Lisaj sinyalleri.Foral encoders, sinyal seviyelerini RS-422 standartlarına uygun olarak kontrol edin.Sıklama / yüksek çözünürlük için kontrol, non-merkezli modeller için, veya sinyal sinyallerin birkaç döngüsünü ele alalım.

3. Aşama: Referans Standardı Oluşturma

Seçilen referans standardı ayarlanmalı ve çevreye ısıtılmalıdır. Bir lazer interferometresi lazer başının stabilize edilmesi için sıcak bir süre gerektirir. Hassas dalgalar ile kontrol edilebilir ve lazer reraktif dalgalar ile kontrol edilir. Referans standardın doğruluğunun en az dört kat daha iyi olması gerekir.

Aşama 4: Data Acquisition ve Hata Mapping

Yönelme tam bir adım boyutu kullanarak hareket yelpazesine geçin. Her adımda, hem encoder'in çıktısını (kontrolün teşhis arayüzünü) hem de encoder'in değerini gösterir.Bir döner encoder için, bu genellikle 10, 20 veya 30 derece boyunca hareket eder.

Aşama 5: Açıklama ve Uyum

Modern hareket kontrolörleri destek:0) Terörle tazminat tabloları). Bu tablolar bilinen pozisyon hatasına doğrudan yazılır ve 4 numaralı fazdan gelen veriler kontrole yüklenir.Sahte/koz encoders için, eğer encoderin kendisini programlanabilir parametrelere destek verirse, geri bildirim katsayısı rastgele kapatılmalıdır.

6. Aşama 6: Dinamik Kalibrasyon ve Performans Doğrulama

Statik doğruluk (bir durakta yer alan) iyi dinamik performans garanti etmez. Sistem hareket altında doğrulanmalıdır. Operasyonel hızda sabit bir hız hareketi yürütür ve encoder'dan gelen hız hata sinyalini ölçür. Yüksek frekanslı artışlar hız hataları veya elektrik gürültüsüne karşı bir referansla karşılaştırıldığında. AFLT:0) Statik tazminatın düzeltilmesini sağlamak için sistemdeki sabit bir kesinti süresi ve aşırı yükleme süresini ortaya koyar.

Encoder Calibration için Temel Araçlar

Kalibrasyonun karmaşıklığı, bir panel mağazasında araçlamanın gerekli olduğunu belirler, ancak bir multimetre ve bir kapsamı gerektirir. Bir metroloji laboratuvarında dayanıklılık kalibrasyonu özel bir araç gerektirir.

  • [FONT=0)Calibration Jig veya Hassasiyet Dengeleme: [Döntgen: [Düzd: 1] Bir sürücü, sıfır geri dönüşlü fikstür, herhangi bir güvenilir kalibrasyonun temelidir.
  • [FONT:0)Laser Interferometre (Linear Calibration): [Dönder: 1) Renishaw veya Keysight sistemler altın standarttır. alt-mikron doğrulukla uzun mesafelerde izlenebilir lineer ölçüm sağlarlar.
  • [FONT=0)Precision Indexing Table veya Autocollimator/Polygon (Rotary Calibration):) Indexing tabloları ayrı ayrı, son derece doğru angular pozisyonları sağlar.
  • [FONT:0) Yüksek-Band genişlik Oscilloskop: [DFLT:1] 4 kanal kapsamı, dört dört kişilik sinyalleri analiz etmek, sin/koz Lisajous figürleri ve elektrik gürültülerini teşhis etmek için gereklidir.
  • [FONT:0)Encoder Interface Software:[Dönetici:0)[Dönetici:0)Encoder Interface Software:[Dönetici:0)) Üreticiye özel araçlar (örneğin Heidenhain, Rockwell, Siemens, Beckhoff) ham encoder kayıtları okumak için gereklidir, otomatik-calibrasyon rutinleri başlatır ve program tazminat parametrelerini encoder veya sürücüye açın.
  • [FONT:0)Data Acquisition and Analysis System:[Dönetici:[Dönetici:0)Data Acquisition and Analysis System:[Dönetici:0)[Dönetici:0)Data Acquisition and Analysis System:[[Dönetici:[Dönetici: 0,0) Software, encoder ve referans standardından eşzamanlı verileri giriş yapabilecek ve hata haritaları ve belirsizlik bütçelerini hesaplamak yüksek ücretli iş için önemlidir.

Doğrulama, Geçerlilik ve Uncertainty

Doğrulama, uygulamadaki performans gerekliliklerini tekrar test etmek için encoder işlemidir.Sessizlik, tüm bilinen hata kaynaklarını birleştirir (projeksiyon, kontrol, mekanik) tek bir güven aralığına göre optimize eder.Amel bir şekilde bir sistem, statik kalibrasyonda mükemmel bir şekilde okunabilir.

Kalibrasyonun Zaman Üzerinden Kaldırılması

Kalibrasyon tek zamanlı bir olay değildir. Makineler aşınma, yatakları, kirleticiler inşa edilir ve elektronik bileşenler yaş. titiz birFLT:0)re-calibration programı), ISO 9001, AS9100 veya ISO 13485 ile uyumlu bir temel bileşendir.

[FONT:0) Tahmin edici bakım[Dönetici:0)[Dönetici] teknikleri, hata veya elektrik hataları için kesintiye uğramanın, DC dengelemenin ve zaman üzerindeki sinyallerin amplifikasyonun erken göstergesini sağlar. Bir makine kazasından önce veya yok edici parçalara düşmenin veya kirlenmenin azaltılmasını önerir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Encoder kalibrasyonu, bazı geri bildirim bileşenlerinin en yüksek performansını elde edebilir ve hassas bir hareket kontrolünde güvenilir bir ölçümdür.Bu tür olarak mekanik ayarlama, elektrik sinyal saflığı ve algoritmalı tazminat, birkaç mikron veya ikinciliklerin takip edilebilir hatalarının kullanarak, yapısal bir kalibrasyon iş akışına yatırım yaparak - dinamik doğrulama yoluyla ilk ayarlandığında, otomatik sistemlerin zirve verimliliği, tekrarlanabilirlik ve güvenlikle çalışmasını sağlar.