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    凌臣科技龍門控制平臺、柔性回原及定位精度補(bǔ)償功能應(yīng)用

    龍門的控制方法有很多種，比較常見的有以下幾種：單反饋，單電機(jī)；單反饋，多電機(jī)；主從控制；交叉解耦算法等。

    一、凌臣科技龍門控制平臺解決方案

    圖1： 凌臣科技雙驅(qū)龍門平臺非標(biāo)定制（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

    二、龍門的控制方法有很多種，比較常見的有以下幾種：
    單反饋，單電機(jī)：只在其中一邊有電機(jī)提供動力，另一邊則由導(dǎo)軌支撐，通過機(jī)械應(yīng)力來運(yùn)動。此方法比較經(jīng)濟(jì)，適用于低速、小跨距、輕負(fù)載、精度要求不高應(yīng)用場合。
    單反饋，多電機(jī)：相當(dāng)于把兩個電機(jī)并聯(lián)，一組控制信號同時控制兩個電機(jī)。此方法控制比較簡單，但是由于機(jī)械和電機(jī)的一致性很難保證，兩個電機(jī)電流環(huán)控制精度不好導(dǎo)致推力不均衡，控制性能差。
    主從控制：凌臣科技龍門控制采用高性能驅(qū)動器內(nèi)置龍門算法，主從之間使用10M高速通信生成電流控制信號來同步兩個Y1、Y2軸，并實時監(jiān)控主從軸之間位置偏差進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，可以實現(xiàn)主從軸之間負(fù)荷平均分配，搭配凌臣自主研發(fā)高精度龍門平臺可以擁有更高的速度、加速度、定位精度、重復(fù)定位精度、直線度、正交度。

    圖:2：主從控制龍門算法原理示意圖

    圖3：主從龍門控制配置界面

    交叉解耦算法：凌臣科技高精度龍門雙驅(qū)平臺采用獨(dú)特交叉解耦控制算法以Gantry方向軸和Yaw扭擺軸兩個控制對象來控制，而不是控制兩個單獨(dú)的電機(jī)，減少耦合的影響此方法可以最大程度提高控制性能。 搭配凌臣自主研發(fā)高精度龍門平臺可以擁有更高的速度、加速度、定位精度、重復(fù)定位精度、直線度、正交度。

    圖:4：交叉解耦龍門控制原理示意圖
    二、柔性回零
    產(chǎn)生背景：
    設(shè)備剛性龍門模式，按以下步驟通過相機(jī)抓圖對回零重復(fù)精度進(jìn)行測試。
    測試步驟：龍門斷使能-手推一下-龍門上使能-回零后拍照。（其他軸都使能不動，只動龍門軸）。
    測試結(jié)果：測試幾次拍照重復(fù)定位誤差很大能夠到40-50um。
    原因分析：剛性龍門算法要求設(shè)備要具有絕對剛性，特別對一些是跨度比較大、橫梁比較重也不是絕對剛性，每次龍門斷使能特別是斷使能再用手推一下后會產(chǎn)生形變，軸系姿態(tài)發(fā)生變化。然而傳統(tǒng)剛性龍門算法回零是以主軸單獨(dú)控制尋找index刻線回零，從軸沒有動力依靠系統(tǒng)橫梁機(jī)械剛性與主軸同步，這樣受限于系統(tǒng)機(jī)械剛性從軸無法調(diào)整位置保證每次回零后位置一致性，所以會產(chǎn)生回零重復(fù)性問題。
    柔性原理：使用驅(qū)動器回零，主從軸都需要加裝index點，并且需要提前測算出兩個index之間的距離gantryoffset，并在從軸設(shè)定。
    龍門執(zhí)行以下回零過程：
    找主軸index---
    找從軸index---
    對齊方式及偏置設(shè)置及校準(zhǔn)---
    主軸按照回原模式回原點找index---回零完成。
    此時驅(qū)動器內(nèi)部也會測算從軸的位置Calc，并計算與gantryoffset的差值Err，在回零過程中第二次回到主軸index的時候?qū)⒉钪礒rr補(bǔ)進(jìn)去，以保證每次主從軸的相對位置一致。

    圖5：柔性龍門回零原理操作

    柔性龍門校準(zhǔn)模式、偏置、校準(zhǔn)功能啟動

    圖6：開啟gantryoffset

    結(jié)果：設(shè)置為柔性龍門后，按照按以上步驟測試回零精度,主從軸電機(jī)的實際位置在3um內(nèi)波動（可通過終端輸入MFBRAW查看），相機(jī)的拍照精度在5um，滿足客戶要求。

    三、位置誤差補(bǔ)償
    在高精度場合應(yīng)用時我們往往會出現(xiàn)系統(tǒng)定位精度出現(xiàn)問題，導(dǎo)致系統(tǒng)無法按照客戶需求精度運(yùn)行，因此客戶對設(shè)備精度產(chǎn)生懷疑。這種精度誤差有以下幾個方面造成：
    阿貝誤差
    環(huán)境溫度影響
    余弦誤差
    死程誤差
    這些誤差的存在如果不經(jīng)過補(bǔ)償修正是消除不掉的，可以通過激光干涉儀可直接測量，測量后實際位置誤差數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo)入驅(qū)動器內(nèi)置誤差補(bǔ)償表。

    圖7伺服驅(qū)動器內(nèi)部位置誤差補(bǔ)償功能

    圖8激光干涉儀測量直線電機(jī)系統(tǒng)定位精度

    位置誤差補(bǔ)償文件導(dǎo)入伺服驅(qū)動器

    圖9伺服驅(qū)動器內(nèi)部位置誤差補(bǔ)償表

    干涉儀測量直線電機(jī)系統(tǒng)，位置精度補(bǔ)償前與補(bǔ)償后的對比：

    圖10 干涉儀精度測量位置精度報告

    激光干涉儀測量,  補(bǔ)償前可得定位平均偏差為0.030360mm。（圖中紅色）
    激光干涉儀測量，補(bǔ)償后可得定位平均偏差為 0.002126mm。（圖中綠色）

    龍門控制平臺,直線電機(jī)控制平臺