Podobné články
Základní principy krokových motorů
Zamyšlení na téma „ztraceného pohybu“ - vůle 1.díl
08.01. 2014by Admin E-konstruktérČas od času slýcháme diskuze na téma přesnosti pohonů. Při těchto rozhovorech se diskutující většinou dělí do dvou táborů;
jedni se zaměřují na vyšší přesnost založenou na nulové vůli mechanismu, který by dokázal zcela eliminovat mrtvý chod, druzí uvažují o zařízení s přesnější zpětnou vazbu pro měření odchylky a následně ji eliminovat elektronicky. Vždy jde o zajímavé diskuze, jelikož oba názorové proudy skýtají mnoho domněnek a předpokladů, které je nezbytné řádně uchopit, jinak hrozí, že z dobrého záměru nakonec vznikne špatný závěr.
První názorový proud spočívá v čistě mechanickém náhledu na věc. Dobrý konstrukční návrh vede i k dobrému řízení pohybu. Porozumění mechanickým vazbám může výrazně zvýšit celkovou přesnost mechanismů. Při výběru mechanických součástí pohony a mechanismy, u nichž je požadována vysoká přesnost, je primární zaměřit se na aspekty jako je úhlová vůle od pohonu až po zatížený koncový člen pohonu nebo mechanismu.
Mechanická přesnost nejčastěji vychází z úhlové vůle (úchylky) motoru a zpětnovazebního zařízení v motoru nebo převodovce. Díky tomu jsou motory s vysokým rozlišením zpětné vazby častou a oblíbenou volbou. K dostání jsou běžně třífázové servomotory se 17bitovými absolutními a 20bitovými sériovými enkodéry, což znamená, že zpětná vazba je méně než 0,0027° úhlové odchylky. Při určitých požadavcích lze takovouto hodnotu považovat – alespoň z praktického hlediska – za
nulový „ztracený pohyb". Ve skutečnosti se však o nulový „ztracený pohyb" nejedná, což může vést k dalším komplikacím.
Pokud motor běží při 6000 ot./min. při 17bitové přesnosti, děje se tak při frekvenci 7,8 Mhz pulzů enkodéru/min. Při návrhu řídící jednoty byste se tedy měli nejdříve ujistit, zda vstupy disponují potřebnou rychlosti tak,aby nedocházelo ke ztrátě bitů. Druhým hlediskem tohoto problému je skutečnost, že chyba je nenulová.
Stroj, který má velice rychlý takt, např. montážní zařízení na elektronické součástky s provozní rychlostí 15000 taktů za hodinu, tak může během jediného roku nakumulovat až 120 miliard drobných chyb, pokud není vybaven žádnými prvky pro kontrolu chyb.
Jako senzory pro měření skutečné chyby v mechanickém systému lze naštěstí použít zpětnovazební přístroje s vysokým rozlišením – všichni konstruktéři by si měli uvědomit (a následně pak při své práci aplikovat), že pokud chtějí dosáhnout vyšší přesnoti je nezbytné jakou součást mechanické konstrukce zároveň řešit i řídící systém. Co nelze změřit nelze řídit ani regulovat. Na druhou stranu je nutno podotknout, že pokud se vám podaří specifikovat mechanickou chybu v systému elektronicky, můžete jí jednoduše kontrolovat softwarově.
Pokud hovoříme o „ztraceném pohybu", je zapotřebí zmínit ještě jednu myšlenku týkající se softwaru. Binární systémy nejsou příliš dobré pro zpracovávání numerických výsledků, kde dochází k dělení s opakovaným zbytkem . Vzhledem k tomu, že senzor vytváří informaci o pozici jakožto binární druhou mocninu a mechanismus nebývá ve skutečnosti zpravidla rovnoměrně dělitelný , vznikají při výpočtu zbytky, které se akumulují. Pokud na tuto eventualitu v softwaru zapomenete, nezřídka se pak stává, že dojde k chybě řídícího systém z důvodu numerického přeplnění registru chyb a může pak trvat několik dní, než odhalíte, v čem vlastně chyba spočívá.
První názorový proud spočívá v čistě mechanickém náhledu na věc. Dobrý konstrukční návrh vede i k dobrému řízení pohybu. Porozumění mechanickým vazbám může výrazně zvýšit celkovou přesnost mechanismů. Při výběru mechanických součástí pohony a mechanismy, u nichž je požadována vysoká přesnost, je primární zaměřit se na aspekty jako je úhlová vůle od pohonu až po zatížený koncový člen pohonu nebo mechanismu.Mechanická přesnost nejčastěji vychází z úhlové vůle (úchylky) motoru a zpětnovazebního zařízení v motoru nebo převodovce. Díky tomu jsou motory s vysokým rozlišením zpětné vazby častou a oblíbenou volbou. K dostání jsou běžně třífázové servomotory se 17bitovými absolutními a 20bitovými sériovými enkodéry, což znamená, že zpětná vazba je méně než 0,0027° úhlové odchylky. Při určitých požadavcích lze takovouto hodnotu považovat – alespoň z praktického hlediska – za
nulový „ztracený pohyb". Ve skutečnosti se však o nulový „ztracený pohyb" nejedná, což může vést k dalším komplikacím.
Pokud motor běží při 6000 ot./min. při 17bitové přesnosti, děje se tak při frekvenci 7,8 Mhz pulzů enkodéru/min. Při návrhu řídící jednoty byste se tedy měli nejdříve ujistit, zda vstupy disponují potřebnou rychlosti tak,aby nedocházelo ke ztrátě bitů. Druhým hlediskem tohoto problému je skutečnost, že chyba jenenulová.
Stroj, který má velice rychlý takt, např. montážní zařízení na elektronické součástky s provozní rychlostí 15000 taktů za hodinu, tak může během jediného roku nakumulovat až 120 miliard drobných chyb, pokud není vybaven žádnými prvky pro kontrolu chyb.
Jako senzory pro měření skutečné chyby v mechanickém systému lze naštěstí použít zpětnovazební přístroje s vysokým rozlišením – všichni konstruktéři by si měli uvědomit (a následně pak při své práci aplikovat), že pokud chtějí dosáhnout vyšší přesnoti je nezbytné jakou součást mechanické konstrukce zároveň řešit i řídící systém.
Co nelze změřit nelze řídit ani regulovat.
Na druhou stranu je nutno podotknout, že pokud se vám podaří specifikovat mechanickou chybu v systému elektronicky, můžete jí jednoduše kontrolovat softwarově.
Pokud hovoříme o „ztraceném pohybu", je zapotřebí zmínit ještě jednu myšlenku týkající se softwaru. Binární systémy nejsou příliš dobré pro zpracovávání numerických výsledků, kde dochází k dělení s opakovaným zbytkem . Vzhledem k tomu, že senzor vytváří informaci o pozici jakožtobinární druhou mocninu a mechanismusnebývá ve skutečnosti zpravidla rovnoměrnědělitelný , vznikají při výpočtu zbytky, které se akumulují. Pokud na tuto eventualitu v softwaru zapomenete, nezřídka se pak stává, že dojde k chybě řídícího systém z důvodu numerického přeplnění registru chyb a může pak trvat několik dní, než odhalíte, v čem vlastně chyba spočívá.
zdroj: designworldonline.com