CNC影像測(cè)量?jī)x產(chǎn)生誤差的原因分析

 

    長(zhǎng)久以前，億輝光電除了研發(fā)影像測(cè)量?jī)x，大行程影像測(cè)量?jī)x等新產(chǎn)品之余，還會(huì)分析一些客戶提出的問(wèn)題，如影像測(cè)量?jī)x產(chǎn)生誤差的原因，這篇文章里，我們會(huì)簡(jiǎn)單的對(duì)CNC影像測(cè)量?jī)x測(cè)量系統(tǒng)的一些誤差現(xiàn)象加以探討分析，并提出了兩個(gè)預(yù)防和補(bǔ)償誤差的方案，以提高CNC影像測(cè)量?jī)x運(yùn)行精度。

 

1.定位誤差

 

    若要對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行分析，必須先了解平臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)可能發(fā)生的各種定位誤差。以下這些誤差來(lái)源即XYZ三軸中每一軸的定位精度和運(yùn)行姿態(tài)所造成，下圖所示即為X軸方向上移動(dòng)時(shí)該軸的位置受到下列六個(gè)因素。

    線性位置：平臺(tái)應(yīng)該達(dá)到的目標(biāo)位置卻沒(méi)有達(dá)到所造成的定位滑移誤差。

    水平誤差：X軸的水平方向上的偏移扭動(dòng)誤差。

    垂直誤差：X軸的垂直方向上的偏移扭動(dòng)誤差。

    俯仰：X軸繞著水平軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)誤差。

    轉(zhuǎn)動(dòng)：X軸的旋轉(zhuǎn)姿勢(shì)誤差。

    搖動(dòng)：X軸繞著垂直軸旋轉(zhuǎn)的姿勢(shì)誤差。

影像測(cè)量?jī)x定位誤差.

 

    機(jī)械結(jié)構(gòu)的反向間隙誤差:對(duì)于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，導(dǎo)軌的精密度對(duì)定位的影響能力是不容忽視的。工作臺(tái)是沿著導(dǎo)軌的導(dǎo)軌面而運(yùn)動(dòng)，若是導(dǎo)軌沒(méi)有一定的精密度則平臺(tái)要達(dá)到精密定位是相當(dāng)困難的。一般用于精密定位平臺(tái)的支持面以V- V的型號(hào)，但是在支撐面存在著三種不同的幾何精度:導(dǎo)軌在垂直面的直度，導(dǎo)軌在水平面的直度和兩導(dǎo)軌的平行度，因此若平臺(tái)在做精密定位時(shí)使用接觸式的導(dǎo)軌就必須要注意這三種幾何精度所造成的誤差。

 

     滾珠絲桿螺母副的軸向間隙是螺母副在靜止時(shí)絲桿與螺母之間的最大軸向竄動(dòng)量，這個(gè)竄動(dòng)量包括結(jié)構(gòu)本身的游隙以及軸向加載后彈性變形造成的竄動(dòng)。滾珠絲桿螺母副的軸向間隙直接影響其傳動(dòng)剛度和傳動(dòng)精度，尤其是反向間隙會(huì)造成在平臺(tái)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)空走而工作臺(tái)不運(yùn)動(dòng)，從而造成閉環(huán)系統(tǒng)的位置環(huán)振蕩不穩(wěn)定。一般對(duì)于雙向螺距補(bǔ)償，該值已經(jīng)包含了反向間隙，因此，此時(shí)不需設(shè)置反向間隙的補(bǔ)償值。

 

    機(jī)械結(jié)構(gòu)的螺距誤差:螺距的誤差也是滾珠絲桿螺母副在投入使用時(shí)調(diào)整的重要對(duì)象。在進(jìn)行螺距誤差補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)使用高精度的檢測(cè)儀器(如激光干涉儀)，這樣可以先測(cè)量誤差后再補(bǔ)償誤差量，進(jìn)行完誤差量補(bǔ)償后再重新進(jìn)行測(cè)量：并可按照相應(yīng)的分析標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，直到達(dá)到平臺(tái)對(duì)定位精度和重復(fù)定位精度的要求范圍。

 

 

2.其他誤差

 

    運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是否能精密定位除了控制系統(tǒng)之外，對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)因?yàn)樵O(shè)置不當(dāng)或者人為、外在環(huán)境等因素而造成測(cè)量上有所偏差也是影響定位的重要指標(biāo)。下面例舉的幾點(diǎn)對(duì)可能造成誤差的現(xiàn)象做了分析。

 

   環(huán)境因素：環(huán)境因素中最常出現(xiàn)的誤差原因有機(jī)器振動(dòng)和熱變形。熱變形誤差通常發(fā)生在室溫的改變、人體的接觸等情形。因此若要減少這種誤差現(xiàn)象應(yīng)該盡量保持室內(nèi)在恒溫恒濕之下，同時(shí)不要直接以手接觸平臺(tái)而意外施加壓力。

 

    油污及水污染光柵尺面會(huì)破壞光柵尺線條紋分布，引起測(cè)量誤差。

 

     人為與機(jī)械因素：如上一條所說(shuō)，因?yàn)橐馔鈱?duì)機(jī)械產(chǎn)生的外力可能會(huì)造成不同程度的變形誤差。

 

    另外改動(dòng)主柵尺與副柵尺的相對(duì)間距，可能破壞光柵傳感器的精度；補(bǔ)償模型的擬合誤差也是造成補(bǔ)償誤差的主要因素。消除該項(xiàng)誤差需要對(duì)編制的程序做多次的校訂和改進(jìn)。比如說(shuō)變量類型的設(shè)置；運(yùn)算過(guò)程中的數(shù)值丟失等等。