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运动控制卡应用常见位置偏差来源分析与解决

发表时间:2019-09-05

  

  研控MCC系列运动控制卡使用方便,功能可靠,一般来说是不会在使用过程中产生位置偏差的。但是在长期客户服务的过程中我们也遇到了一些因使用不当造成的位置偏差,如果没有丰富的经验,往往会判断为运动控制卡的问题,而实际上真正的原因是在使用过程中有一些软硬件问题未加以注意造成的。不管使用运动控制卡或其他类别的运动控制产品,如果对这些问题不加注意,它往往会在不经意间出现,引起机械运动误差,造成损失。而当你在实验室中针对它进行测试时,又因为参数和使用环境的变化,问题却不能重现,所以非常难以捕捉。下文主要针对这几个最常见的疑难问题进行描述、分析、并提出一定的解决方法。

  第一节 首先应该做什么

  在客户提出使用控制卡出现了位置偏差的时候,首先应该做的就是定位偏差来源,也就是定位“究竟是控制卡的问题,还是电机和机械的问题”?这是非常关键的定位思路。

  

  图1.最关键的测试点

  原因在于,“软件和控制卡的问题”的寻找定位和“电机和机械的问题”的寻找定位是完全不同的方式,如果首先不区分好是哪一个模块的问题就直接深入到细节上,往往会找错方向。

  最常见的定位工具是伺服驱动器的“显示指令位置”功能,如果问题轴所用电机正好是伺服电机,那就非常方便了。如果使用的是步进电机,则可能需要外接一个伺服电机进行测试。其他如示波器、逻辑分析仪也可以进行测试,但是不如伺服电机方便。

  第三节 换向时第一个脉冲的运动方向误差

  在试机的过程中出现过这样的问题:当使用某一品牌的驱动器,运行就非常准确;而换用另一品牌的驱动器,走一些固定的动作时就会越走越偏。而容易走偏的驱动器换了另一家的控制器,就又好了。

  第四节 原点复位误差

  有的客户反馈,在进行复位动作的时候,就会产生位置偏差。

  一般来说,我们推荐客户在设计工序时,每完成一整套加工步骤后,进行一次复位动作,这样可以消除积累误差,包括机械打滑误差、齿轮间隙误差和驱动器少量丢步造成的误差。但复位动作的运动参数设置、复位动作顺序设置、传感器的选择和安装位置、以及伺服参数设置的恰当与否都会影响复位精度。当客户发现复位会导致运行位置不准时,客户通常会首要考虑排除传感器灵敏度、动作是否过猛等,因此问题往往不大,本节主要描述当伺服参数设置不当这一较少能考虑到的情况会引起的复位偏差。当使用伺服电机时,如果参数调整不当,刚性太弱,会造成该轴原点复位时的误差。

  总的来说,伺服是一个必须要考虑其滞后特性的执行部件。当设置伺服参数时,刚性越小,运行时的实际滞后就越大。直观上看起来就是“软软的,懒懒的”,指令脉冲开始发送了,它才会慢慢动起来;指令脉冲已经发完不发了,它还要往前走一阵才能停下来。这种特性跟它的闭环控制特性有一定的关系。

  第五节 其他情况

  情况一:驱动电压/电流不足

  当客户采用一路控制信号带多路驱动器时,可能会出现驱动电流不足的情况,继而导致驱动器无法顺利获取信号。

  研控运动控制卡多采用AM26C31芯片来产生驱动电流,限流电阻20欧姆,最大电流150mA,因此不推荐采用一路运动控制信号带多路驱动器。如果必须采用这种接法,则最多带两台驱动器,如果超过此数值可能会造成芯片过热烧坏或者信号丢失等情况;同时要注意,不保证此种接法的运动稳定性。

  情况二:限位信号干扰/误碰

  客户采用非研控生产的运动控制卡时,可能会随机地出现设定的运动距离还没走到,就停下来的问题。甚至会带来撞机等严重的情况。这种偏差会非常大,随机无规律地出现,一次出现马上就造成运行的混乱。

  这种情况往往是某轴在运行时,该轴的“限位信号”受到了干扰,令板卡认为应该停止该轴的动作。

  对于这种情况的判定要从软件上进行抓取,当调用函数判断一个轴是否停止的时候,如果返回值不是“脉冲发送完停止”,而是“未知异常停止”或者“遇到限位点停止”,就基本可以定位是限位点受到了干扰。然后可以将受到干扰的轴的限位信号从接线板上断开,看看是否还有此情况产生

  针对此问题,需要从硬件上查找干扰源、干扰传递的通路。常规的滤波,分开供电,屏蔽,重新布线等方法都可以试一下。不过最有效的,是换用研控的运动控制卡产品,具备强大的抗干扰特性(滤波参数可设置),能够根除此类问题。

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