在视觉测量领域,客户经常会问:为什么有些伺服驱动的机器即使在高速下也能保持精度,而有些则会出现偏差?答案在于运动控制系统是否采用了稳健的反馈设计。凭借多年的实践经验,我可以自信地说:双环控制结合高精度光栅尺,是大行程视觉测量机保持长期精度的关键。
在这类机器中,电机轴的定位并不总是与平台的定位一致。由于丝杠间隙、皮带打滑或热膨胀,可能会出现误差。电机编码器仅能确认电机角度,而非平台的真实位置。通过在导轨上直接安装光栅尺,可以测量平台的实际位移并将其反馈到系统中。这第二个反馈回路确保了精度。
光栅尺如同系统的“眼睛”。其分辨率高达0.5 μm甚至0.1 μm,可提供精确、非接触且无磨损的反馈。其快速响应可实现实时校正,即使在高速运动过程中也能确保平台始终保持在目标位置。
我曾与一位客户合作,他们的机器在中高速扫描过程中定位误差超过10μm。他们的系统仅依赖于单环编码器。在添加开放式光栅尺并启用双环控制后,误差降至3μm以下,完全满足生产要求。这更加坚定了我的信念:双环控制并非可有可无,而是至关重要的。
双环控制的优点可以概括为三个方面:
速度和准确性——与必须减速以确保精度的单回路系统不同,双回路控制可以同时实现速度和准确性。
长期稳定性——随着时间的推移,螺杆和皮带会磨损,导致累积误差。双环反馈可自动补偿这些影响。
抗干扰——温度变化、振动和灰尘可能会干扰机械性能,但双环反馈可最大限度地减少它们对精度的影响。
对客户而言,其价值显而易见:精准测量和高效运行。在批量检测中,双环控制可确保快速定位且精度不受影响。在多年的运行中,它减少了重新校准和维护的需求,从而降低了长期成本。我经常提醒客户:设备的真正价值不仅仅在于宣传册上的规格参数,还在于它经过多年使用后是否仍然能够提供可靠的结果。
本质上,电机编码器确保电机“正确旋转”,而光栅尺则确保平台“准确移动”。两者共同作用,使大行程视觉测量机能够长期保持精度。正因如此,高端机型采用双环系统,而低成本单环系统在长期使用后往往会失去精度。
归根结底,设备的价值不在于市场宣传,而在于持久的测量可靠性。双环控制和光栅尺反馈技术正是实现这种可靠性的关键。