发一个用直探头命令G31,测量平面精度和重复定位精度的简单方法
MACH里提供了一个G31的直探头命令,可用于对刀、3D扫描等,这个命令探测的精度是0.001mm运行前的准备工作:
把探测线一头接在金属工作台,找一支尖头铣刀,把探测线另一头接在铣刀上,再铣刀外面包一层绝缘胶布,装入夹头,在MACH里设置好探测头的输入信号引脚号码,如果没有的话,可以临时借用限位开关的信号线
平面度精度的测量:
用G0命令把刀尖移动到需要的位置,运行G31命令,让刀尖向-Z方向运动,刀尖碰到工作台时命令自动停止,并得到XYZ坐标值,结果精度是0.1个丝
重复上面的操作,移动刀尖到工作台的各个位置,可探测出Z方向的高度差,这个就是平面度精度
重复定位精度的测量:
把尖刀换成一根圆刀棒,用G0命令把刀尖移动到T型槽中间的位置,清零坐标点,然后运行G0命令,使圆棒伸入T型槽,运行G31命令,让圆棒向+X方向移动,圆棒碰到工作台时命令自动停止,并得到XYZ坐标值,结果精度是0.1个丝,记下这时的XYZ坐标值
运行一段复杂的3D雕刻代码,运行完后,回原点,圆棒伸入T型槽,按上面的方法重复测量,得到另一个XYZ坐标值,这2个坐标值的距离,就是XY重复定位精度 呵呵,发了8个小时,1000多人在线的论坛,只有60个人看,难道大家不关心机器的精度? 刚才用这个方法测试了一下我的那台12000圆机器,使用的是维宏系统,没有G31命令,有一个功能相同的G904命令,语法有一点区别,原理是一样的。
我用一根电磨金刚石切割片的3.175连接杆做探头,把对刀块用木片绝缘,夹在精密平口钳上,测得3个方向的重复定位精度,全部达标,很满意
Z重复定位精度(最大值-最小值): 0.008mm = 0.8丝 = 8微米,以下是10次测量的机械坐标
-17.350
-17.350
-17.355
-17.353
-17.358
-17.353
-17.353
-17.353
-17.358
-17.352
Y重复定位精度(最大值-最小值): 0.006mm = 0.6丝 = 6微米,以下是10次测量的机械坐标
137.372
137.369
137.370
137.372
137.375
137.373
137.373
137.375
137.369
137.373
X重复定位精度(最大值-最小值): 0.008mm = 0.8丝 = 8微米,以下是10次测量的机械坐标
156.691
156.684
156.688
156.688
156.683
156.689
156.683
156.685
156.683
156.686
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_17/ourdev_477605.jpg
(原文件名:1.jpg) 机子都没有何谈精度 呵呵,没有机子,也要先学习一下基础知识嘛。有了这个简单方法,不仅可以判断精度是否达标,而且也方便大家日后自己调_教,不用送回工厂这么麻烦
MACH的G31语法很简单,举例说明:
要测量Z方向或者Z方向对刀:
先把刀头移动到要测量的位置,把Z轴移到测量面上大概3mm的地方,把Z坐标清零,然后运行下面的命令
G31 Z-4.0 F10
意思是把刀头向下移动到Z=-4的位置,进给速度是每分钟10mm(测量时一定要慢,最高不超过F60)
刀头向下移动的过程中,一旦碰到工作台就立即停止,这时的Z坐标值就是该点的工作台坐标 这个方法测到的是机器无负载情况下的精度,是综合了各个零件和装配之后的总精度,阿莫有时间可以测一下鹿原那个的重复定位精度是多少 这个只是MACH3软件里的理论值,在通常的CNC机器机械精度的制约下,没有实际使用意义的,要是测测0.1mm还凑或,这样都测出0.1丝的精度了,全球的精密量具刃具厂全都好关门了 用普通丝杆,确实只能测0.1mm的,但这个是进口无间隙精密滚珠丝杆,不是一个档次的
有没有意义的事情,看你从什么角度,和用什么方法。精密量具刃具也分好多种,谁也不会傻到为了卖一把千分尺,白送一台数控机器吧?最精密的量具,全部是数字化的,其实也是类似的原理,不过测量方法和测量单元不同罢了。
顺便说明一下我的测量结果,之所以有这个误差,是因为步进电机最多只在4细分的步上,具有可靠的机械定位精度,我的机器丝杆是5mm螺距,工作在16细分模式,但是具有实际意义的4细分下最小步距已经是0.00625,所以这个结果有一部分是因为步进电机的误差,纯机械上的重复定位精度其实是更高的,如果换成伺服驱动,精度还可以提高
这个机器的出厂精度标为0.01mm,是指整个系统的精度,也包括了步进电机的影响 这种测量方法,主要目的是测量重复定位精度,众所周知的,步进电机是没有积累误差的,正常的机器在运动过程中没有失步,所以当MACH发出同样个数的脉冲到达同样的坐标位置后,如果2次到达一个地方,其中一次没有导电,一次有,就已经很好的表现了重复定位的误差,前提条件是在这个过程中机架没有变形,固定没有松动,这2个条件在无负载的情况下很容易满足
我估计阿莫的机器使用了盘起的丝杆,重复定位精度应该比鹿原的高一些 这个方法有一个极限,在步进电机运动过程中会有振动,当这个振动大到影响探头的接触时,探测精度就无法再提高。那么这个极限大概是多少呢?
给大家一个参照,人的手指对振动的感觉非常灵敏,不同频率范围,感觉振动的绝对阈限不同。其中对10-40赫兹的频率范围只要有几个微米的位移,皮肤就可以产生振动觉。随着振动频率的升高,其感受的灵敏度更加升高。100赫兹左右,1 微米的位移就可以产生振动觉。
如果你在对刀过程中只是感觉到一点点运行振动,甚至感觉不到的话,振动幅度在微米级别或以下,所以测出0.5丝或更高,还是可以满足的 学习了,谢谢 t3aa你的机器用起来怎么样?多大的机器? 用起来不错,机器不大,130公斤,工作行程X 350mm Y 250mm Z 72mm,主轴上下可调120mm左右,占用一张小桌子那么大的地方,比1米x1米稍微小一点 2相步进电机的可靠物理精度是达不到4细分的。如果是5mm的丝杆,忽略丝杆的误差,1.8度步进角的两相步进电机能保证的物理精度是0.025mm,0.9度步进角的两相步进电机能保证的物理精度是0.0125mm,和所用驱动器的细分模式无关,找个千分表测测在细分模式下每个脉冲的移动距离就明白了。
不管怎么说,这个测试方法对于精度要求不高的使用情况还是很管用的,而且操作非常方便,还是要顶一下的。 你那个是机械分辨率,网上有一篇论文,专门研究了步进电机的细分技术,除了降低振动之外,对提高定位精度的意义,结论是在4细分下有可靠的位置重现能力,高于4细分,机械精度就没有提高了,只是振动和电流方面的改善
我的实际测量也验证了这一点,如果象你说的那样,只有0.025mm,结果会在0.025mm的长度间隔内周期性出现聚集,那就没可能测出这种结果了,呵呵 论文又找到了:步进电机细分数对运动平台性能影响的研究
原文地址:http://part.newmaker.com/art_31853.html
文字转载(无图片)
摘 要:步进电机细分驱动电路不但可以提高工作平台的运动平稳性,而且可以有效地提高工作平台的定位精度。试验表明:步进电机4细分时,电机每步都可以准确定位。
目前自动化设备上的运动平台大量采用同步带传动机构,并由步进电机控制其运动的速度和位置。为了使广大用户能正确地使用步进电机,我们对步进电机细分倍数与平台运动的平稳性、定位精度的关系进行了分析和试验,得出了一些有价值的结论。
1、步进电机细分原理
图1为两相步进电机的工作原理示意图,它有2个绕组A和B。当一个绕组通电后,其定子磁极产生磁场,将转子吸合到此磁极处。
若绕组在控制脉冲的作用下,通电方向顺序按照:
这四个状态周而复始进行变化,电机可顺时针转动;控制脉冲每作用一次,通电方向就变化一次,使电机转动一步,即90度。4个脉冲,电机转动一圈。
细分驱动器的原理是通过改变A,B相电流的大小,以改变合成磁场的夹角,从而可将一个步距角细分为多步。当A、B相绕组同时通电时,转子将停在A、B相磁极中间,如图1(b),(d)所示。若通电方向顺序按照:
这8个状态周而复始进行变化,电机顺时针转动;电机每转动一步,为45度,8个脉冲电机转一周。与通电顺序(1)相比,它的步距角小了一半。
为了保证电机输出的力矩均匀,A、B相线圈电流的大小也要调整,使A、B相产生的合力在每个位置相同。图2所示为电机四细分时,A、B相线圈电流的比例。A、B相线圈电流大小与转角关系如图3所示。
图2 4细分时电机A、B线圈电流在不同角度的分配比例
从图3中可以看出,步进电机的相电流是按正弦函数(如虚线所示)分布的;细分数越大,相电流越接近正弦曲线。
2. 步进电机细分与电机运动平稳性的关系
图4、5和6分别为两相步进电机2细分、8细分和64细分的实测相电流波形。被测步进电机步距角为1.8度,即无细分时每转200步。试验时,将步进电机转速都设为2 r/s;电机2细分时,电机每转400步,每步周期为1.25ms;电机8细分时,电机每转1600步,每步周期为0.3125ms;电机64细分时,电机每转12800步,每步周期为0.0391ms。
图4 2细分时,步进电机相电流波形(图中横座标每格2.5ms)
从图4、5、6中可看出,步进电机2细分时,电流波形台阶均匀,且电流脉动值很大,其最大值是最大电流的70.7%;步进电机8细分时,电流波形台阶明显,但电流脉动值较小,其最大值是最大电流的19.5%;步进电机64细分时,电流波形较平滑,电流波形已很难分辨分别出台阶的个数,最大电流脉动值仅为最大电流的2.45%。
由电磁感应定理知,步进电机输出力矩和电机线圈的电流成正比,及:
T = KT × i
式中KT为电机力矩常数,它与电机结构、材料、线圈长度等因素有关。
由此公式就很容易理解:步进电机细分数越高,电机运转越平稳;步进电机细分数越小,电机运转时振动越大。因为细分数高时,电流曲线光滑,所以电机输出力矩也就波动小连续、电机运行就平稳;电机细分数小,电机电流脉动就大,其输出力矩脉动就大,因而造成电机较大的振动,该振动并产生噪音乃至其它部件的谐振噪音。
3. 步进电机细分倍数与定位精度的关系
为了定量分析步进电机细分数与运动平台定位精度之间的关系,我们在一个同步带传动的运动平台上,进行了多组试验。
该运动平台由雷赛57HS22步进电机驱动,配雷赛MD556细分驱动器;同步带轮主动轮周长100mm;工作台配有分辨率为0.001mm的光栅尺,作为位置检测装置。
通过雷泰DMC1410运动控制卡控制工作台运动,由雷泰ENC7480计数卡采集光栅尺位置信号,作为分析运动平台定位精度的数据。
图6、7、8、9分别是步进电机驱动器2细分、4细分、8细分、16细分条件下,运动平台单步运动位移量的典型数据。所谓单步运动,即控制器每发一个脉冲后,都延时0.05秒。
表1是对以上4个试验的数据分析表。从表中可看出:2、4细分时,单步位移的误差较小,随着细分数增加,单步位移的误差增大。从图6~图9中也可以清楚地看出:2、4细分时,数据分布较均匀;随着细分数增加,数据分布离散度增大。
表1 试验数据分析
运动平台的位移误差虽然包含了步进电机细分不均匀、同步带传动机构误差、导轨直线度误差、光栅尺测量误差等误差在内,但当步进电机为16细分时,平台的位移误差明显增大。这说明:细分数大于8细分时,步进电机细分的不均匀性有显著提高。
4. 结论
步进电机细分驱动电路不但可以提高工作平台的运动平稳性,而且可以有效地提高工作平台的定位精度。试验表明:在同步带传动的运动平台上,步进电机4细分时,电机每步都可以准确定位。
建议在运动控制器输出的脉冲频率允许的情况下,尽可能将步进电机驱动器的细分数设大些,以提高运动平台的运动平稳性;但运动平台的定位精度只能按步进电机4细分的脉冲当量计算。
参考文献
刘宝廷. 步进电动机及其驱动控制系统. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997.1(end) 看了这篇论文,得出一个结论:加工同一个工件,对刀完成后,在没有加工完前,最好不要拔电源,电源一拔,电机就会失去细分的微步精度,跑到最近的一个整步位置,下次通电,不知会跑到哪里 呵呵,论文都能信啊,你找个千分表,在4细分模式下用控制器连续发10个脉冲给你的JJ,测一下每个脉冲的移动距离,你就清楚4细分下是不是有可靠的位置重现能力了,你的测量验证不了这个,一定要用千分表测量每个脉冲的移动距离,就会看到真相。 这篇论文的可信度还是挺高的,数据摆在那里,用千分表怕是测不准,1微米的距离测量,我还是相信光栅的非接触方式。一般用途,知道这个大概原理也够了,不要指望超过0.01mm,呵呵 呵呵,光栅进度是高,如果你有光栅也可以用光栅测,你就更明白这篇论文的数据和你的实际测试数据差多少了。
PS:千分表怕是测不准,第一次听说,有机会多去精密机床厂和精密数控机床使用单位看看吧:) 0.01???搞笑..... 楼上的,0.01是另一种商品机,不是论坛的3800机器,至于是不是搞笑,呵呵,告诉你3个事实:
1 国内全部使用维宏系统的商品雕刻机,它们的自动对刀、回机械零点、断点续雕,都是用G904命令,这是用雕刻机实际加工所能依赖的最高定位精度
2 国内全部使用MACH驱动的DIY雕刻机,它们的自动对刀、回机械零点、断点续雕,如果有的话,绝大多数都是用G31命令,同样的,这也是用雕刻机实际加工所能依赖的最高定位精度
3 论坛机器使用2MM丝杆,电机不细分时已经具有0.01MM步距,4细分时能达到0.0025MM,可以轻松达到0.01MM的测量精度(注意:我是指相对位置精度,不是绝对长度精度)
我没见过使用其他技术的,特别是步进系统,即使用更高级的定位检测,例如双波段激光干涉,也是要由电机驱动来定位,这就从基础上决定了重复定位精度的分辨率 好文! t3aa你的雕刻机牌子是?滚珠丝杠? 回楼上:
见我的另一个帖子:看看1.5万圆商品机器的效果:练习雕刻精密电路板
http://www.ouravr.com/bbs/bbs_content_all.jsp?bbs_sn=3386646
我买的时候是1万5的,前几天去商家那里买刀,发现现在只要1万2,经济危机的影响真厉害,更郁闷的是,和商家沟通后知道,其实Z轴高度是可以选另一个更高尺寸的,就是配旋转A轴的那款 【13楼】 align
2相步进电机的可靠物理精度是达不到4细分的
-----------------------------------------
补充说明一点,步进电机的细分技术可以控制2相的电磁力分配,驱动器做得好,可以达到可靠的微步定位
请看下面的实验图示:
在一个水槽上面,用细线连着一个磁铁和浮子,模拟步进电机的定子,水槽一侧有2个电磁铁,模拟步进电机的2相。这样的设计可以免受重力的影响
当只有1侧电磁铁通电时,浮子要么在左,要么在右,相当于电机工作在整步状态
当2侧电磁铁电流控制在一定比例时,两个电磁铁的拉力和线的拉力形成下面的合力关系,浮子可以稳定停留在一个固定的位置
所以说,细分技术对机械精度的提高,不是凭空想象,是有物理基础的,这种微步位置一旦断电就会消失,下次通电时有可能错开一个整步的距离
研究步进电机驱动器,除了要考虑振动、躁声、发热、最高速度、力矩之外,还有一个重要的方面,就是微步的电流控制,这直接影响了机械精度,这方面雷赛是做得不错的,有很多先进技术
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_17/ourdev_477735.jpg
(原文件名:1.jpg)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_17/ourdev_477736.jpg
(原文件名:2.jpg)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_17/ourdev_477737.jpg
(原文件名:3.jpg)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_17/ourdev_477738.jpg
(原文件名:4.jpg)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_17/ourdev_477739.jpg
(原文件名:5.jpg) 今天用这个方法测试了一台塑料机,用普通M6丝杆,XYZ重复定位精度在0.08左右,用8435驱动,8细分 谢谢你的信任,呵呵
找第三方测试是可以避免别人说闲话,不过我不合适这个任务,没有相关的认证资格,也没有太大的说服力,只是自己清楚是没有意义的
阿莫有兴趣的话,可以委托一个计量实验室做这个对比测试,顺便也用他们的专业检测设备,对比一下这个简单方法的测量误差有多大 请教楼主,我按你的方法用了g31命令,大多数时候都是可行的,可是有时两个电极都碰上了(mach3面板上的led灯亮),雕刻机却不能停下来,直接撞上去,这是什么原因呢?
页:
[1]