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運(yùn)動(dòng)控制卡常見位置偏差問題分析與解決
運(yùn)動(dòng)操控卡運(yùn)用便利，功用牢靠，一般來說是不會(huì)在運(yùn)用過程中發(fā)生方位差錯(cuò)的。但也遇到過一些因運(yùn)用不妥形成的方位差錯(cuò)，假如沒有豐厚的經(jīng)歷，往往會(huì)判別為運(yùn)動(dòng)操控卡的問題，而實(shí)踐上真實(shí)的原因是在運(yùn)用過程中有一些軟硬件問題未加以留意形成的。不管運(yùn)用運(yùn)動(dòng)操控卡或其他類別的運(yùn)動(dòng)操控產(chǎn)品，假如對(duì)這些問題不加留意，它往往會(huì)在不經(jīng)意間呈現(xiàn)，引起機(jī)械運(yùn)動(dòng)差錯(cuò)，形成丟掉。而當(dāng)你在實(shí)驗(yàn)室中針
對(duì)它進(jìn)行測(cè)驗(yàn)時(shí)，又因?yàn)閰?shù)和運(yùn)用環(huán)境的變化，問題卻不能重現(xiàn)，所以十分難以捕捉。本文將以研控MCC系列運(yùn)動(dòng)操控卡為例，首要針對(duì)這幾個(gè)見的疑難問題進(jìn)行描繪、剖析、并提出必定的處理辦法。
首要應(yīng)該做什么
在客戶提出運(yùn)用操控卡呈現(xiàn)了方位差錯(cuò)的時(shí)分，首要應(yīng)該做的就是定位差錯(cuò)來源，也就是定位“究竟是操控卡的問題，仍是電機(jī)和機(jī)械的問題？”這是十分關(guān)鍵的定位思路。
如圖1所示，原因在于，“軟件和操控卡的問題”的尋覓定位和“電機(jī)和機(jī)械的問題”的尋覓定位是*不同的辦法，假如首要不區(qū)分好是哪
一個(gè)模塊的問題就直接深入到細(xì)節(jié)上，往往會(huì)找錯(cuò)方向。
見的定位東西是伺服驅(qū)動(dòng)器的“顯現(xiàn)指令方位”功用，假如問題軸所用電機(jī)正好是伺服電機(jī)，那就十分便利了。假如運(yùn)用的是步進(jìn)電機(jī)，則可能需求外接一個(gè)伺服電機(jī)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。其他如示波器、邏輯剖析儀也可以進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，可是不如伺服電機(jī)便利。
測(cè)驗(yàn)辦法十分簡(jiǎn)略，首要核算出某一工位處，操控卡“按理應(yīng)該發(fā)送多少個(gè)脈沖”，然后調(diào)查伺服驅(qū)動(dòng)器的顯現(xiàn)，是否“承遭到了相同數(shù)量的脈沖”。假如兩個(gè)數(shù)量共同，并且長(zhǎng)時(shí)刻作業(yè)后(過程中沒有憑借傳感器的復(fù)位動(dòng)作，假如有復(fù)位動(dòng)作則是另一回事，后文有臚陳)，仍是精確共同的話，就闡明軟件和運(yùn)動(dòng)操控卡沒有問題，需求在電機(jī)和機(jī)械上找問題。相反，假如運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)刻后，抵達(dá)工位時(shí)，操控卡
“理應(yīng)發(fā)送的脈沖數(shù)”與“伺服電機(jī)承受的脈沖數(shù)”不相同了，并且有差錯(cuò)越來越大或許差錯(cuò)大小隨機(jī)變化的狀況，則可以判別是下文中說到的“疑難問題”之一。
取整差錯(cuò)累計(jì)
取整差錯(cuò)累計(jì)是因?yàn)樯衔粰C(jī)操控軟件在規(guī)劃時(shí)，悉數(shù)選用“相對(duì)方位運(yùn)動(dòng)”功用，在核算相對(duì)方位脈沖數(shù)時(shí)，因?yàn)槿≌铄e(cuò)形成的小數(shù)位脈沖數(shù)丟掉，而當(dāng)正向丟掉數(shù)和反向丟掉數(shù)紛歧至?xí)r就會(huì)形成微小的方位差錯(cuò)，通過長(zhǎng)時(shí)刻運(yùn)轉(zhuǎn)重復(fù)堆集后，此差錯(cuò)逐步會(huì)發(fā)展到肉眼可見的程度。舉例如下：
某客戶在數(shù)控平面鉆孔機(jī)上選用了運(yùn)動(dòng)操控卡，工位和運(yùn)動(dòng)辦法如下：
鉆頭從原點(diǎn)動(dòng)身，抵達(dá)工位A開端鉆個(gè)孔，然后向右逐一鉆孔，孔之間橫向間隔10mm，鉆到工位B后，X方向橫向平移，一起Y方向移動(dòng)，抵達(dá)工位C。
程序員是這樣規(guī)劃程序的：
floatValueX=500.19;//脈沖當(dāng)量,500.19個(gè)脈沖機(jī)械走1mm
floatMMTargetX=0;//運(yùn)轉(zhuǎn)方針相對(duì)方位
longPulseTargetX=0;//運(yùn)轉(zhuǎn)方針相對(duì)方位
MMTargetX=10;//橫向運(yùn)轉(zhuǎn)間隔10mm
PulseTargetX=(long)(MMTargetX*ValueX);//得到運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖數(shù)5001
YK_start_s_move(XAxisNum,PulseTargetX);//發(fā)指令讓X軸正向走5001個(gè)脈沖
//等候運(yùn)轉(zhuǎn)完畢
MMTargetX=10;//橫向運(yùn)轉(zhuǎn)間隔10mm
PulseTargetX=(long)(MMTargetX*ValueX);//得到運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖數(shù)5001
YK_start_s_move(XAxisNum,PulseTargetX);//發(fā)指令讓X
軸正向走5001個(gè)脈沖
//等候運(yùn)轉(zhuǎn)完畢
……運(yùn)轉(zhuǎn)10次
MMTargetX=-100;//橫向運(yùn)轉(zhuǎn)間隔-100mm
PulseTargetX=(long)(MMTargetX*ValueX);//得到運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖數(shù)-50019
YK_start_s_move(XAxisNum,PulseTargetX);//發(fā)指令讓X軸反向走50019個(gè)脈沖
//等候運(yùn)轉(zhuǎn)完畢
從上面的程序很容易看出來，正向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，一共走了5001x10=50010個(gè)脈沖，而反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，走了50019個(gè)脈沖。盡管看起來每次正向運(yùn)轉(zhuǎn)了10mm，運(yùn)轉(zhuǎn)10次后，反向運(yùn)轉(zhuǎn)了100mm，所以在工位C處X軸坐標(biāo)應(yīng)該跟工位A共同，可是實(shí)踐上因?yàn)檎蜻\(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)取整差錯(cuò)舍去了10次0.9個(gè)脈沖，而反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)則沒有因?yàn)槿≌铄e(cuò)而舍去脈沖，所以一來一回就會(huì)有9個(gè)脈沖的累計(jì)。
關(guān)于一般的機(jī)械設(shè)備來說，9個(gè)脈沖可能還看不出來方位的差錯(cuò)，可是隨著重復(fù)的加工，假如沒有憑借傳感器的復(fù)位動(dòng)作的話，這個(gè)差錯(cuò)會(huì)逐步隨機(jī)堆集，方位會(huì)越來越偏，最終導(dǎo)致加工失敗。
這個(gè)問題的呈現(xiàn)純屬軟件工程師經(jīng)歷缺乏。假如想要在程序規(guī)劃時(shí)防止此問題，有以下辦法可以處理。
辦法一：防止在整個(gè)加工過程中悉數(shù)運(yùn)用“相對(duì)方位運(yùn)動(dòng)”，在一個(gè)加工流程中添加必定量的，至少一條肯定運(yùn)動(dòng)指令，就可以消除去取整差錯(cuò)的帶來的堆集差錯(cuò)。
如在上述工序中，在工位A處記載X軸坐標(biāo)，然后將從工位B到工位C的移動(dòng)改用“肯定方位移動(dòng)”指令。在工位B時(shí)，運(yùn)動(dòng)操控卡會(huì)主動(dòng)讀取當(dāng)時(shí)的實(shí)踐坐標(biāo)，與工位A處的坐標(biāo)進(jìn)行比照，然后精確地走出50010個(gè)脈沖，這樣一來，從工位A到工位B的一切取整差錯(cuò)就悉數(shù)糾正過來了。
辦法二：添加復(fù)位動(dòng)作。
每個(gè)工件加工完結(jié)后利用傳感器進(jìn)行一次原點(diǎn)復(fù)位動(dòng)作，不僅能消除取整差錯(cuò)的堆集，并且還能消除機(jī)械差錯(cuò)的堆集，也是不錯(cuò)的挑選。
除了上述的“往復(fù)”運(yùn)動(dòng)，有些單向送料體系，如制袋機(jī)類，在重復(fù)進(jìn)行單方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)槿≌铄e(cuò)的堆集也會(huì)引起加工問題。而此類體系又無法進(jìn)行復(fù)位或許插入“肯定方位運(yùn)動(dòng)”指令。這種狀況下引薦在編程時(shí)選用一種簡(jiǎn)略完結(jié)的“四舍五入法”，具體辦法如下。
在核算指令脈沖數(shù)時(shí)，在浮點(diǎn)數(shù)的成果后面+0.5，再取整。
以上文中的程序?yàn)槔?br />
MMTargetX=10;//橫向運(yùn)轉(zhuǎn)間隔10mm
PulseTargetX=(long)(MMTargetX*ValueX+0.5);//得到運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖數(shù)
YK_start_s_move(XAxisNum,PulseTargetX);//發(fā)指令讓X軸正向運(yùn)轉(zhuǎn)
在核算指令脈沖數(shù)時(shí)選用了此辦法可以減小取整差錯(cuò)帶來的攪擾，可是并不能消除，這是針對(duì)無法進(jìn)行上述兩種辦法時(shí)的折衷辦法。不過因?yàn)楹?jiǎn)略易行，引薦給軟件工程師在核算脈沖數(shù)時(shí)運(yùn)用。
換向時(shí)個(gè)脈沖的運(yùn)動(dòng)方向差錯(cuò)
在試機(jī)的過程中呈現(xiàn)過這樣的問題：當(dāng)運(yùn)用某一品牌的驅(qū)動(dòng)器，運(yùn)轉(zhuǎn)就十分精確；而換用另一品牌的驅(qū)動(dòng)器，走一些固定的動(dòng)作時(shí)就會(huì)越走越偏。而容易走偏的驅(qū)動(dòng)器換了另一家的操控器，就又好了。
問題的原因呈現(xiàn)在方向信號(hào)提早缺乏。當(dāng)時(shí)大部分驅(qū)動(dòng)器是按周期掃描鎖存方向信號(hào)，當(dāng)捕捉到PULSE的有用信號(hào)沿時(shí)，再去根據(jù)鎖存的方向信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，在讀取鎖存方向信號(hào)到判別PULSE信號(hào)有跳變之間有一個(gè)差錯(cuò)τ。而關(guān)于PULSE的有用邊緣，有些驅(qū)動(dòng)器是上升沿有用，而有些驅(qū)動(dòng)器是下降沿有用。文中將上述類型的驅(qū)動(dòng)器簡(jiǎn)稱為先方向上升沿類型和先方向下降沿類型驅(qū)動(dòng)器。
也有一些國內(nèi)不太聞名公司供給的驅(qū)動(dòng)器，采取這樣的辦法：當(dāng)捕捉到PULSE的有用信號(hào)沿時(shí)，再去即時(shí)讀取方向信號(hào)，判別運(yùn)動(dòng)方向。在讀取到有用信號(hào)沿后，間隔讀取方向信號(hào)也有一個(gè)時(shí)刻差錯(cuò)τ。下文中將此類驅(qū)動(dòng)器稱之為上升沿后方向和下降沿后方向類型驅(qū)動(dòng)器。這種狀況比較罕見，在此不做討論。
不同公司的驅(qū)動(dòng)器，乃至同一公司的不同型號(hào)驅(qū)動(dòng)器，時(shí)刻τ都紛歧樣。有些驅(qū)動(dòng)器比如研控模擬驅(qū)動(dòng)器，這個(gè)時(shí)刻十分??；可是關(guān)于新型的數(shù)字型驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)椴蓸又芷诘脑?，此周期長(zhǎng)達(dá)125μS，這就給操控信號(hào)提出了要求：
方向信號(hào)必需求早于脈沖信號(hào)到位，最少要早τ秒，不然會(huì)引起換向后，個(gè)起跳脈沖的運(yùn)動(dòng)方向過錯(cuò)。
當(dāng)然，即便滿意不了此要求，關(guān)于一般的運(yùn)動(dòng)來說，假如發(fā)生了這類過錯(cuò)無非就是起跳時(shí)少了2個(gè)脈沖，一般狀況下不會(huì)影響設(shè)備精度。可是當(dāng)設(shè)備被要求重復(fù)折返的啟停運(yùn)動(dòng)時(shí)，就有可能引起差錯(cuò)的堆集。可是一起，因?yàn)榇瞬铄e(cuò)類似于機(jī)械空隙，只呈現(xiàn)在換向后的次運(yùn)動(dòng)時(shí)；而大部分狀況下，正反運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)此差錯(cuò)進(jìn)行抵消。因而，此狀況只會(huì)帶來微小的差錯(cuò)，不會(huì)發(fā)生太大的影響，但在對(duì)精度要求十分高的場(chǎng)合需求留意這個(gè)問題。
躲避辦法：檢查驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品闡明書，大部分驅(qū)動(dòng)器都會(huì)對(duì)此刻刻τ進(jìn)行規(guī)則。而研控MCC1410C的方向提早時(shí)刻受起跳速度影響，最短狀況
下105μS；但只要將起跳速度降到100KHz以下，方向信號(hào)的提早時(shí)刻就到了毫秒等級(jí)，不會(huì)發(fā)生上述過錯(cuò)的狀況。
原點(diǎn)復(fù)位差錯(cuò)
有的客戶反響，在進(jìn)行復(fù)位動(dòng)作的時(shí)分，就會(huì)發(fā)生方位差錯(cuò)。一般來說，我們引薦客戶在規(guī)劃工序時(shí)，每完結(jié)一整套加工過程后，進(jìn)行一次復(fù)位動(dòng)作，這樣可以消除堆集差錯(cuò)，包括機(jī)械打滑差錯(cuò)、齒輪空隙差錯(cuò)和驅(qū)動(dòng)器少數(shù)丟步形成的差錯(cuò)。但復(fù)位動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)置、復(fù)位動(dòng)
作次序設(shè)置、傳感器的挑選和裝置方位、以及伺服參數(shù)設(shè)置的恰當(dāng)與否都會(huì)影響復(fù)位精度。當(dāng)客戶發(fā)現(xiàn)復(fù)位會(huì)導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)方位不按時(shí)，客戶一般會(huì)首要考慮掃除傳感器靈敏度、動(dòng)作是否過猛等，因而問題往往不大，本節(jié)首要描繪當(dāng)伺服參數(shù)設(shè)置不妥這一較少能考慮到的狀況會(huì)引起的復(fù)位差錯(cuò)。當(dāng)運(yùn)用伺服電機(jī)時(shí)，假如參數(shù)調(diào)整不妥，剛性太弱，會(huì)形成該軸原點(diǎn)復(fù)位時(shí)的差錯(cuò)。
總的來說，伺服是一個(gè)必需求考慮其滯后特性的履行部件。當(dāng)設(shè)置伺服參數(shù)時(shí)，剛性越小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的實(shí)踐滯后就越大。直觀上看起來就是“軟軟的，懶懶的”，指令脈沖開端發(fā)送了，它才會(huì)漸漸動(dòng)起來；指令脈沖現(xiàn)已發(fā)完不發(fā)了，它還要往前走一陣才干停下來。這種特性跟它的閉環(huán)操控特性有必定的關(guān)系。
當(dāng)單軸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行時(shí)，這種滯后一般不會(huì)影響出產(chǎn)，乃至察覺不出來，因?yàn)楸M管運(yùn)動(dòng)滯后，可是最終仍是會(huì)精確到位。可是當(dāng)進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)或許原點(diǎn)復(fù)位時(shí)就會(huì)發(fā)生很大的影響。
比如當(dāng)體系復(fù)位時(shí)，當(dāng)傳感器被觸發(fā)，發(fā)出限位信號(hào)給操控卡，操控卡立刻中止了脈沖的發(fā)送?？墒谴丝趟欧姍C(jī)因?yàn)榉错懙臏?，仍是?huì)往前走一陣，這一段間隔就形成了差錯(cuò)。
處理的辦法
1.在體系安穩(wěn)沒有太大沖擊的狀況下盡量調(diào)高伺服的剛性；
2.在不影響出產(chǎn)功率的狀況下降低復(fù)位運(yùn)動(dòng)的速度，或許采取二次復(fù)位的辦法，次高速復(fù)位，到位后，再低速向回找原點(diǎn)信號(hào)。
其他狀況還可以按以下辦法處理。
狀況一：驅(qū)動(dòng)電壓/電流缺乏
當(dāng)客戶選用一路操控信號(hào)帶多路驅(qū)動(dòng)器時(shí)，可能會(huì)呈現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電流缺乏的狀況，繼而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器無法順暢獲取信號(hào)。
研控運(yùn)動(dòng)操控卡多選用AM26C31芯片來發(fā)生驅(qū)動(dòng)電流，限流電阻20歐姆，電流150mA，因而不引薦選用一路運(yùn)動(dòng)操控信號(hào)帶多路驅(qū)動(dòng)器。假如有必要選用這種接法，則最多帶兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)器，假如超越此數(shù)值可能會(huì)形成芯片過熱燒壞或許信號(hào)丟掉等狀況；一起要留意，不確保此種接法的運(yùn)動(dòng)安穩(wěn)性。
狀況二：限位信號(hào)攪擾/誤碰
客戶選用非研控出產(chǎn)的運(yùn)動(dòng)操控卡時(shí)，可能會(huì)隨機(jī)地呈現(xiàn)設(shè)定的運(yùn)動(dòng)間隔還沒走到，就停下來的問題。乃至?xí)碜矙C(jī)等嚴(yán)重的狀況。這種差錯(cuò)會(huì)十分大，隨機(jī)無規(guī)律地呈現(xiàn)，一次呈現(xiàn)立刻就形成運(yùn)轉(zhuǎn)的混亂。
這種狀況往往是某軸在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該軸的“限位信號(hào)”遭到了攪擾，令板卡以為應(yīng)該中止該軸的動(dòng)作。
關(guān)于這種狀況的斷定要從軟件上進(jìn)行抓取，當(dāng)調(diào)用函數(shù)判別一個(gè)軸是否中止的時(shí)分，假如返回值不是“脈沖發(fā)送完中止”，而是“不知道反常中止”或許“遇到限位點(diǎn)中止”，就根本可以定位是限位點(diǎn)遭到了攪擾。然后可以將遭到攪擾的軸的限位信號(hào)從接線板上斷開，看看是否還有此狀況發(fā)生。
針對(duì)此問題，需求從硬件上查找攪擾源、攪擾傳遞的通路。慣例的濾波，分隔供電，屏蔽，從頭布線等辦法都可以試一下。不過用的，是換用研控的運(yùn)動(dòng)操控卡產(chǎn)品，具備強(qiáng)大的抗攪擾特性(濾波參數(shù)可設(shè)置)，可以此類問題。
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