CNC影像測量儀產生誤差的原因分析

 

    長久以前，億輝光電除了研發影像測量儀，大行程影像測量儀等新產品之余，還會分析一些客戶提出的問題，如影像測量儀產生誤差的原因，這篇文章里，我們會簡單的對CNC影像測量儀測量系統的一些誤差現象加以探討分析，并提出了兩個預防和補償誤差的方案，以提高CNC影像測量儀運行精度。

 

1.定位誤差

 

    若要對運動平臺進行分析，必須先了解平臺運動時可能發生的各種定位誤差。以下這些誤差來源即XYZ三軸中每一軸的定位精度和運行姿態所造成，下圖所示即為X軸方向上移動時該軸的位置受到下列六個因素。

    線性位置：平臺應該達到的目標位置卻沒有達到所造成的定位滑移誤差。

    水平誤差：X軸的水平方向上的偏移扭動誤差。

    垂直誤差：X軸的垂直方向上的偏移扭動誤差。

    俯仰：X軸繞著水平軸旋轉的姿態誤差。

    轉動：X軸的旋轉姿勢誤差。

    搖動：X軸繞著垂直軸旋轉的姿勢誤差。

影像測量儀定位誤差.

 

    機械結構的反向間隙誤差:對于運動平臺，導軌的精密度對定位的影響能力是不容忽視的。工作臺是沿著導軌的導軌面而運動，若是導軌沒有一定的精密度則平臺要達到精密定位是相當困難的。一般用于精密定位平臺的支持面以V- V的型號，但是在支撐面存在著三種不同的幾何精度:導軌在垂直面的直度，導軌在水平面的直度和兩導軌的平行度，因此若平臺在做精密定位時使用接觸式的導軌就必須要注意這三種幾何精度所造成的誤差。

 

     滾珠絲桿螺母副的軸向間隙是螺母副在靜止時絲桿與螺母之間的最大軸向竄動量，這個竄動量包括結構本身的游隙以及軸向加載后彈性變形造成的竄動。滾珠絲桿螺母副的軸向間隙直接影響其傳動剛度和傳動精度，尤其是反向間隙會造成在平臺反向運動時，電機空走而工作臺不運動，從而造成閉環系統的位置環振蕩不穩定。一般對于雙向螺距補償，該值已經包含了反向間隙，因此，此時不需設置反向間隙的補償值。

 

    機械結構的螺距誤差:螺距的誤差也是滾珠絲桿螺母副在投入使用時調整的重要對象。在進行螺距誤差補償時，應使用高精度的檢測儀器(如激光干涉儀)，這樣可以先測量誤差后再補償誤差量，進行完誤差量補償后再重新進行測量：并可按照相應的分析標準對測量數據進行分析，直到達到平臺對定位精度和重復定位精度的要求范圍。

 

 

2.其他誤差

 

    運動平臺是否能精密定位除了控制系統之外，對于機械系統因為設置不當或者人為、外在環境等因素而造成測量上有所偏差也是影響定位的重要指標。下面例舉的幾點對可能造成誤差的現象做了分析。

 

   環境因素：環境因素中最常出現的誤差原因有機器振動和熱變形。熱變形誤差通常發生在室溫的改變、人體的接觸等情形。因此若要減少這種誤差現象應該盡量保持室內在恒溫恒濕之下，同時不要直接以手接觸平臺而意外施加壓力。

 

    油污及水污染光柵尺面會破壞光柵尺線條紋分布，引起測量誤差。

 

     人為與機械因素：如上一條所說，因為意外對機械產生的外力可能會造成不同程度的變形誤差。

 

    另外改動主柵尺與副柵尺的相對間距，可能破壞光柵傳感器的精度；補償模型的擬合誤差也是造成補償誤差的主要因素。消除該項誤差需要對編制的程序做多次的校訂和改進。比如說變量類型的設置；運算過程中的數值丟失等等。