一、概述
高精度模擬伺服控制系統在二軸、三軸定位系統中一直占據著核心的地位。隨著工業與軍事發展要求,高精度伺服系統從40年代自動火炮跟蹤系統已經發展到機器人、數控制造加工、精密測量、航空航天等各自動化控制領域,是與產業聯系最緊密、服務最廣泛的技術之一。
尤其是三坐標系統的測量部分、基于二維數控轉臺的運動控制和推桿,對于高性能的控制平臺在定位與跟蹤精度的要求更高。
目前,國內外主要三坐標廠商:海克斯康、濟南德仁、蔡司、溫澤、法如、波龍、奧智品、3dfamily、Feanor、SNK、埃帝科、馬波斯、智泰、法信、雷頓、愛德華、西安力德、雷尼威爾、瑞士tesa等。
轉臺方面主要有日本、德國、美國等幾個公司品牌,高端市場幾乎沒有國產品牌。日本數控轉臺的定位精度和重復定位精度較高,日本連續分度數控轉臺的分度精度可達1″,重復定位精度可達±1″,臺灣產品的分度精度一般為4″,重復定位精度為±2″。因質量上乘,功能可靠性好,基本上進口產品形成了一統天下的局面。
推桿則廣泛應用于油門、轉向等汽車電子領域。
二、瑞默生高精度伺服控制系統特點
整體系統組成包括:工控機或PLC、運動控制卡、伺服驅動器和伺服電機。
工控機或PLC通過專業的人機交互界面確定運動規則;運動控制卡協調各伺服驅動器的運動順序;伺服驅動器帶動電機運動并實現閉環控制。
根據實際情況,定位系統在預測誤差變化、高抗干擾、快速響應、編碼精度等都提出了嚴格的要求。針對以上問題,瑞默生高精度伺服控制系統均提供了有效的解決方案。
采用直流有刷伺服電機或力矩電機驅動,通過使用PID算法控制,前期軟件對電機參數的自適應設置,自動識別出相應的PID參數,并可以通過現場工作要求,進行微調,減少與避免過沖量。
利用光電耦合進行通道隔離,將與其它控制部分間的電路聯系切斷,防止干擾進行運動控制部分與上位機。脈沖信號采用差分輸出,具有較強抗干擾能力和傳輸能力。
通過使用高精度的電阻、測速發電機、光電編碼器和高精度光柵反饋系統實現速度或位置反饋,并且通過運動控制卡實行高速協調運動的過程,能夠保證多軸系統平穩啟動和停止,達到高精度、低噪音、快速、平衡的運動目的。
三、瑞默生高精度模擬伺服驅動器的技術指標
1、系統功能框圖: 
2、技術參數:
額定電壓:DC12V至72V寬電壓范圍直流輸入
額定電流:20A
速度反饋接口:模擬量反饋、測速發電機反饋、增量式光電編碼器反饋
速度給定方式:外部±10V模擬量電壓
具有最大電流、最高轉速的設置功能
具有電流環速度環的PID參數調節功能
四、 實際應用
1. 三坐標測量儀
通過連接各種類型的伺服電機,可以精確控制三軸的運動位置與速度。并且利用運動控制卡的協調能力,還可以將雙驅動控制方式應用到門式測量儀中,以減少橫梁移動產生的擺動誤差。
2. 轉臺
根據實際要求,即可以使用T型連接方式,又可以采用U型連接方式。在各種方式中,伺服電機通過導軌絲杠連接轉臺,也可以直接連接轉臺。
3. 推桿
瑞默生模擬伺服電機驅動器廣泛應用于油門推桿應用,可以接收推桿的電阻位置模擬量反饋也可以接收電機的編碼器的數字量反饋,實現對各種推桿的高動態相應的精確位置控制。
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