直线电机模组的精度主要涉及到分辨率、定位精度和重复定位精度三个参数。它们之间相互关联,而且都是直线电机模组精度的重要指标。只有全面理解直线电机模组精度的三个参数,才能更好地实现直线电机模组的高精度运动控制。
1.直线电机模组分辨率
分辨率是指系统能够产生的最小运动步距,及系统发出一个脉冲运动轴能够行走的最小距离。系统的分辨率不仅取决于反馈系统的分辨率(如光栅尺),还与传动系统有关。如果使用滚珠丝杠传动,在没有预压的情况下会存在传动间隙,从而导致分辨率下降。而直线电机模组采用“零间隙”直接驱动,使得系统分辨率接近反馈系统的分辨率。但是,这也与机械系统的连接刚性、阻尼以及驱动器参数调试的“软硬”程度等因素有关。
2.直线电机模组定位精度
定位精度是指程序指定移动量与实际移动量之间的误差。比如一个单轴移动100mm,结果实际上它走了100.01mm,多出来的0.01就是定位精度。
当然直线电机模组不仅仅只有单轴,还有十字、龙门等多轴组合结构。在多轴系统中,各轴需要协同运动才能到达目标位置,因此定位精度不仅与各轴的定位精度有关,还与机械系统的连接刚性、反馈系统的精度、分辨率以及驱控系统的精度等因素有关。
3.直线电机模组重复定位精度
重复定位精度是指在定位精度这个理想值上,每一次往复的工作精度差异。比如要求单轴移动200mm,结果第一次实际走到200.01mm,重复一次同样的动作,又走到199.99mm,这之间的误差200.01-199.99=0.02mm即重复定位精度,通常用±表示为±0.01mm。
通常情况下,重复定位精度,比定位精度要高得多,比如2~3倍,最多不超过10倍,而定位精度,介于分辨率和重复定位精度之间。
比如一个轴,其光栅尺分辨率(位移分辨率)为0.1微米,那么这个轴的重复定位精度,数值上大于0.1微米,比如可能会是0.15um,0.2um。
因为系统的重复定位精度,除了和光栅尺(位移传感器)的精度、分辨率有关外,还和机械系统误差有关系,比如导向系统,传动系统,结构刚性等,会使得定位精度降低,也在一定程度上,影响了重复定位精度。
4.分辨率、定位精度和重复定位精度三者的关系
提高分辨率可以提高定位精度,当然也可以提高重复精度。
通常情况下重复定位精度比定位精度要高得多。