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如何知道伺服电机走的距离?

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发表于 2018-4-18 15:43:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以三洋全数字式交流伺服电机为例,对于带标准2000线编码器的电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=0.0027466°,是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。
要真实的计算伺服电机走的速度。这里我提供一个整理过来的案例。
丝杆是外径20mm,螺距是4mm的,单头丝杆。电机用三菱HC-KFS43型号的(400W),参数里分子分母都是1.我要怎么计算我移动80mm需要多少脉冲。
下面是分析:
HFS电机每转是131072个脉冲。电机的减速箱速比为N(折算到电机,相当于丝杠转一圈电机转N圈)。电子齿轮比就固定为1:1(一会再说为什么要设定电子齿轮)。好了,现在丝杠导程4mm,需要移动80mm。丝杠转20圈,电机需要转20N圈。需要的脉冲数是131072*20*N个。现在说说电子齿轮,如果采用频率较低的脉冲输出口,比如200KHZ(集电极开路的最高是500KHZ),一秒钟发20万个脉冲,电机每秒才转200000/131072=1.526转,1分钟也只能转90转,加载到丝杠上变成4mm*90/N=360/N mm/min,如果N=10,系统运行速度是36mm/min。是不是太慢了?如果采用的是4MHZ(差动驱动可以到达)的输出端口,那么电机每秒4000000/131072=30.52转。丝杠(N=10)上每分钟就有720mm了。所以采用较低的脉冲端但是有想要电机达到额定转速(1000,2000,3000)的话就要设定电子齿轮把脉冲当量放大,就是对放大器而言,接收到1个控制脉冲让电机转多少(以编码器反馈脉冲为准),设定CMX:CDV=10:1时,就是接到1个脉冲,走十个脉冲。
1.jpg
要知道伺服电机走多少距离,你得明白伺服电机的这两个概念,1,编码器分辨率,2电子齿轮比,这两个数据决定了脉冲与距离的关系。1、编码器的分辨率
计算距离需要知道编码器的分辨率,通常编码器的分辨率一般用一圈多少脉冲来衡量即P/R,例如2000P/R就是转一圈的脉冲数,通过脉冲的多少我们就知道电机转了多少,目前伺服电机的编码器的描述概念有两个:线制,位数。所谓的线制就是光电码盘一圈的刻线数,常见的是2的多少次方,例如256、1024、2048等,还有360、1000、2500线的。它的分辨怎么计算呢,一般是物理刻线数经过4倍频的细化,就是线数乘以4就是分辨率的P/R,如2500线的分辨率就是10000P/R。而超过了10000线的编码器一般用位数来表达了,如11位、15位、17位、20位等,它的分辨率换算就是2的位数方,11位=2^11=2048。现在国外的和国内的概念甚至的不同牌子的伺服电机都很乱,具体还要看说明手册怎么写的,比如台达的ASDA-B2编码器的分比率:
上面写的编码器解析数是17-bit(160000p/rev),这个怎么理解呢,我们知道根据位数分辨率是2^17=131072,实际是160000的高于17位的没有到达18位,所以台达称为17位。
2.jpg
2,电子齿轮比
齿轮比就是调节输入与输出的关系,通过缩放这个电子齿轮比来调节脉冲的输入,比如不用齿轮比的情况下160000个脉冲是一圈(8mm),如果现在想要伺服电机达到20r/s的转速,那么脉冲频率就是160KHz,这对于plc来说输出频率太大了不合适,再比如我想一个脉冲代表1丝就是0.01mm,显然不使用齿轮比是达不到的。因此可以通过电子齿轮比的调节来实现。
接下来举例说明伺服电机如何计算距离的。
这里假设伺服电机编码器的分辨率为10000p/r,丝杆螺纹距是3mm,意思就是电机转一圈计数10000个脉冲同时走3mm,一个脉冲式10000/3mm,换算成丝计时100/3丝。现在我们想一个脉冲走一丝怎么办,通过设置电子齿轮比来获得我们想要的比例:
3.jpg
则电子齿轮的比的分子设置为10000,分母设置为300即可,那么我们检测到多少脉电机带动工作台就走了多少丝,换算方便。

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