激光切割设备超精密运动平台定位精度的研究【半岛平台官网】

数控设备中，定位精度定义为各运动轴在控制系统的掌控下能达到目标原作方位的精确度，它体现了数控设备各运动轴在行程内的定位稳定性[1]。在激光切割成设备中，运动平台的定位精度直接影响激光切割成设备的切割成精度，本文针对一台FA系列激光切割机上超强仪器运动平台定位精度约将近拒绝的现象，详细分析了伺服系统、检测系统、传动系统、电气系统等主要因素对超强仪器运动平台定位精度的影响，并找到了影响超强仪器运动平台定位精度的主要因素，获取了解决问题方法，最后得出了实验结果。　　1．影响超强仪器运动平台定位精度的因素分析　　1.1伺服系统对运动平台定位精度的影响　　控制器控制系统的控制精度对运动平台影响极大，在控制器控制系统控制精度超过运动平台控制精度的前提下，控制器控制系统对运动平台定位精度的影响主要展现出在伺服系统的参数原作方面[2]。

其中主要还包括方位的环增益，速度换增益和特滑行等参数的设置。　　伺服系统的方位的环增益主要影响驱动电机的追随误差，方位的环增益无法设置的过高，也无法设置的过低。如果方位的环增益设置过低的话，不会使机台经常出现震动现象，如果方位的环增益设置太低，不会使系统的追随能力大大降低，从而影响定位精度，而且，方位的环与速度环是相互影响的。

　　伺服系统的速度的环增益主要掌控电机的运转速度，合理的速度的环增益可以起着避免稳态误差的起到。但是，速度的环增益如果设置过低，不会使机器经常出现波动现象；如果速度的环增益设置过较低又不会使电机经常出现乌龟现象。

从而影响平台的定位精度。　　伺服电机的特滑行曲线设置必要关系到运动控制平台的定位精度，合理的特滑行曲线原作可以在确保运动平台运营平稳的前提下提升运动平台的定位精度。

如果以此类推速度设置的过大，机台的定位精度提升，但是运动平台启停时会经常出现晃动的现象。如果以此类推速度设置过较低，运动平台运启停车时较为稳定，但是定位精度不会上升。　　1.2检测系统对运动平台定位精度的影响　　数控设备的检测系统一般来说由光栅尺、编码器、感应同步器等常用的方位检测元件构成。检测元件主要是检测平台运动机构的运动方位并且将检测值对系统给控制器或涉及伺服电机。

　　检测元件对运动平台定位精度的影响主要展现出在以下三个方面：　　1、当检测元件的加装方位在用于中经常出现连接起来断裂时，这时候检测元件检测的方位信号不会出现异常，从而影响方位控制精度。　　2、当检测元件受到灰尘、油污污染时，不会造成检测到的方位信号遗失，从而影响方位控制精度。　　3、当检测元件本身的工作稳定性很差时，其检测的数据也将不平稳，从而影响定位精确度。

　　1.3传动系统对运动平台定位精度的影响。　　传动系统的传动精度直接影响运动平台定位系统的精度。

当传动机构使用滚珠丝杆机构时，滚珠丝杆的生产精度，灵敏性和稳定性将影响传动机构的传动精度[3]。其对运动平台定位精度的影响主要展现出在：　　1、当滚珠丝杆的生产精度约将近拒绝时，传动系统的传动精度将约将近系统拒绝，从而影响运动平台的定位精度。

　　2、当滚珠丝杆承托轴的压覆压合不当、滚珠丝杆承托轴损坏、驱动电机与滚珠丝杆联轴器断裂、滚珠丝杆润滑剂不当、滚珠丝杆螺母副滚珠有损坏时都将直接影响滚珠丝杆的传动精度，进而影响运动平台的定位精度。　　当传动机构使用直线电机时，导轨的直线度将直接影响传动机构的传动精度。

运动平台由于长时间的运营，不会造成数控设备的各系统部件产生形变变形，这将转变运动平台的导轨几何精度[4]。当导轨的水平度和平行度再次发生变形时，不会增大运动平台上导轨与滑体之间的接触力和摩擦力，这必定不会造成运动平台上滑体和导轨之间的各个因应面经常出现不均匀分布的间隙，从而造成运动平台导轨直线度减少，进而减少运动平台的定位精度。　　1.4电气系统对运动平台定位精度的影响　　电气系统对运动平台定位精度的影响主要展现出在电压波动对伺服系统，检测系统的阻碍方面。

电压的波动有可能使伺服电机、检测元件等受到阻碍，从而造成指令不长时间，检测数据不长时间，信号遗失等现象。进而影响运动平台的定位精度。

　　1.5其它因素对运动平台定位精度的影响　　除了上述主要因素对运动平台的定位精度有影响外，其他因素也有可能影响运动平台的定位精度，比如伺服系统短路；车间粉尘转入伺服系统、检测装置内使控制精度上升；润滑剂系统清除不及时，润滑油、润滑脂加到或替换不及时，导致系统润滑剂状态不当等。　　2．提升超强仪器运动平台定位精度的具体方法　　通过仔细检查找到主要是伺服系统的控制精度影响了超强仪器运动平台的定位精度。

在原本的伺服系统中，方位的环增益和速度的环增益设置值过低，超强仪器运动平台在运营时有时不会经常出现超程现象，而且原本的特滑行曲线为梯形曲线，在运动平台启停时有时不会经常出现速度变异等现象，这几种原因造成了超强仪器运动平台的定位精度约将近生产拒绝，针对该现象我们经过大量实验最后确认了适合的伺服系统方位的环增益和速度的环增益，并且将特滑行曲线原作为S型曲线。　　2.1实验测试。　　利用激光干涉仪对超强仪器运动平台定位精度误差展开检测，可精密测量出有平台的实际方位与规划方位的误差，通过数据可以很直观的显现出平台的定位精度的强弱，激光干涉仪如图1右图。

　　图1激光干涉仪　　采行提高措施后对超强仪器运动平台的定位精度展开测试，测试结果如图2右图　　图2提高后超强仪器运动平台定位精度曲线　　平台提高前，平台定位精度如图3右图。　　图3提高前超强仪器运动平台定位精度曲线　　由图2和图3由此可知，将伺服系统的方位的环增益和速度的环增益合理设置后，将特滑行曲线原作为S型曲线，可以很大提升超强仪器运动平台的定位精度，平台的定位精度在-0.8m～0.。

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