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精密位移台運動係統的技術參數介紹

星之球激光 來源:中國光學期刊網2011-10-08 我要評論(0 )   

任何位移台都有6個(ge) 自由度:3個(ge) 分別沿著x、y、z軸方向的平移自由度,另外3個(ge) 則是圍繞x、y、z軸的旋轉自由度(如圖1)。 此處描述的所有運動都是關(guan) 於(yu) 右手坐標係的,所有的...

    任何位移台都有6個(ge) 自由度:3個(ge) 分別沿著x、y、z軸方向的平移自由度,另外3個(ge) 則是圍繞x、y、z軸的旋轉自由度(如圖1)。

 

此處描述的所有運動都是關(guan) 於(yu) 右手坐標係的,所有的運動都可以看成是由沿坐標軸方向的平動和繞坐標軸方向的轉動的複合運動。
當選擇一款專(zhuan) 業(ye) 的位移台時,需要考慮很多不同評定位移台性能的指標。了解各種各樣參數的定義(yi) 以及他們(men) 如何影響運行結果將簡化產(chan) 品的選擇過程。
1. 分辨率Resolution
分辨率是指移動係統可以分辨的最小位置增量,它不同於(yu) 係統的最小控製增量。同樣涉及到顯示器和數據采集器的分辨率,通常取決(jue) 於(yu) 編碼器的輸出,但由於(yu) 滯後、背隙等導致傳(chuan) 動係統的降低,因而大多係統的最小移動增量都不等於(yu) 分辨率,除非編碼器直接測量傳(chuan) 動。
(1)對於(yu) 電動平移台而言,分辨率為(wei) 步進電機每轉動最小的一步,位移台的運動輸出量。
電動平移台的分辨率可以用以下公式計算:

 

2. 靈敏度Sensitivity
能產(chan) 生一個(ge) 輸出運動的最小輸入,通常用來表征手動位移台,也可以定義(yi) 為(wei) 輸入驅動和輸出運動的比值,這個(ge) 術語經常和分辨率混淆。
3. 精度Accuracy
對於(yu) 一個(ge) 給定的輸入,實際位置和理想位置之間的最大差距。運動係統的精度跟實際位置的測量方式有很大的關(guan) 係,所以對於(yu) 開環設備中精度並不是一個(ge) 很有意義(yi) 的參數。
4. 絕對精度Absolute Accuracy
絕對精度是指係統針對命令輸入或理想輸入的輸出,更直觀的說應該叫不確定度。當要求一個(ge) 運動係統精確運動10mm,而實際上隻運動了9.99mm,則不確定度是0.01mm。位移台的軸線和測量尺的軸的角度誤差會(hui) 導致一個(ge) 與(yu) 角度呈餘(yu) 玄關(guan) 係的單調遞增誤差,這就是常說的餘(yu) 玄誤差。
5. 精確度Precision
精度是指對相同輸入,覆蓋95%運動偏移的變化輸出位置的變動範圍。精確度也叫重複定位精度。精度和精確度是不同的概念。
6. 重複定位精度Repeatability
重複定位精度是指移動係統多次可到達一個(ge) 既定點的能力。通常所說的重複定位精度指的是單向重複定位精度,單向重複定位精度是指運動係統僅(jin) 在一個(ge) 方向上做重複增量運動。這個(ge) 參數避開了係統的空回和滯後。
因此一個(ge) 更重要的定義(yi) 是雙向重複定位精度,即無論運動方向多次嚐試達到一個(ge) 嚴(yan) 格意義(yi) 點的能力。
7. 空回Backlash
空回是指不至引起反向可測量輸出的最大輸入量。軸向預緊不夠或傳(chuan) 動鏈元件的齧合不好會(hui) 導致空回,例如齧合齒輪上的齒不好。空回是相對穩定的,並且可以用好的控製器補償(chang) 。
8. 誤差Error
誤差是指實測的品質參數和理想的/需要的結果之間的差值。誤差主要有兩(liang) 個(ge) 方麵:軸向誤差,如精度,與(yu) 沿著運動方向的參數有關(guan) ;非軸向誤差,如傾(qing) 斜,與(yu) 約束的自由度方向相關(guan) 。
9. 偏心和擺動Eccentricity and Wobble
偏心有時也稱同心度,旋台的偏心是指當旋台旋轉時它的旋轉中心與(yu) 平均位置的偏差。如果一個(ge) 旋台是絕對同心的,那麽(me) 在旋轉時就沒有偏心。對於(yu) 旋台,擺動是旋轉軸的角度偏差。
10. 跳動Runout
跳動是指非軸向線性誤差。這是位移台的理想直線運動和實測直線運動之間的偏差。跳動有兩(liang) 個(ge) 正交分量:表征水平方向偏差的直線度和表征垂直方向偏差的平麵度。
11. 傾(qing) 斜和晃動Tilt and Wobble
傾(qing) 斜和晃動是指非軸向角度誤差。它是指理想的運動直線和實測的運動台之間的偏移量。傾(qing) 斜和晃動有三個(ge) 相互垂直的分量,一般指的是轉動、俯仰和偏擺。這三個(ge) 分量決(jue) 定了由幾何形狀引起的所有運動係統誤差。
12. 負載能力Load Capacity
對於(yu) 位移台來說,負載能力是指所允許的作用於(yu) 位移台台麵中心且與(yu) 運動方向和工作台麵垂直的合力的大小。對於(yu) 旋轉台來說,合力的方向是沿著旋轉軸的。若負載不在工作台的中心,則負載須適當減少。
13. 法向負載能力Normal Load Capacity
法向負載能力是指可直接作用於(yu) 移動台麵上中心的最大負載,負載量主要受限於(yu) 工作台軸承所能承受的負載能力。
14. 橫向負載能力Transverse Load Capacity
橫向負載能力也叫側(ce) 麵負載能力,是作用於(yu) 垂直運動方向軸線且沿著工作台麵的最大的負載力,通常受限於(yu) 軸承的負載力,並且由於(yu) 幾乎沒有軸承承載,因而比法向負載力能力要小。
15. 軸向負載能力Axial Load Capacity
傳(chuan) 動方向上的最大負載,對於(yu) 豎直安裝的線性位移台,標稱的垂直載重能力經常由軸向負載能力所限製。更多時候軸向負載能力取決(jue) 於(yu) 電機和螺杆的負載能力。
16. 動態負載Dynamic Load
動態負載是指靜態負載和運動阻力的總和。需要考慮的負載的一些動態特性包括摩擦力和慣性。由於(yu) 動態載荷限製了係統所能達到的最大加速度,因此在評價(jia) 整個(ge) 運動係統性能時,必須要考慮此因素。
17. 速度Velocity (Speed)
速度是指單位時間內(nei) 位移的改變量。最大速度是指位移台正常負載情況下的最大速度。負載越輕速度越快。最小穩定速度主要依賴於(yu) 運動係統驅動設備的速度穩定性。
18. 速度穩定性Speed Stability
速度穩定性是指保持恒定速度的能力,也用速度調節能力表征。這個(ge) 參數取決(jue) 於(yu) 平台的機械設計、反饋機製、所用的控製算法和速度的大小。
19. 加速度Acceleration
加速度是指單位時間內(nei) 速度的變化量。
20. 慣量Inertia
慣量是負載抵抗速度改變的一個(ge) 量度。慣量性越大,負載加速或減速時需要的轉矩也越大。慣量是一個(ge) 負載大小和形狀的函數。如果能對轉矩做出限製,那麽(me) 允許加速和減速的次數就會(hui) 增加。

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