分辨率,定位精度,重复定位精度三者之间有什么关系

浏览数量: 9 作者: 本站编辑 发布时间: 2021-09-15 来源: 本站

分辨率,定位精度,重复定位精度三者之间有什么关系?

对于这个问题,我相信,很多刚开始做设计的伙伴们,都有这样的疑问。

先说分辨率,这个最容易理解。 

分辨率:简单来说,就是,系统所能产生的,最小运动步距。也就是,给一个指令,系统运动轴,能够运动的最小距离。

好像,还是比较抽象。

用电子表打个比喻吧,我们都知道,时针每小时变化一次,分针是每分钟变化一次,秒针是每秒钟变化一次。这里,时针的分辨率是一小时,分针分辨率是一分钟,秒针分辨率是一秒钟。

又比如说,同样一筐苹果,在路边摊的杆秤称,是两斤半,拿到菜场的台秤上称,是两斤四两,放到超市的电子秤上,则是1180克,这里称出的重量不同,是因为各种秤的分辨率不同,很显然,电子秤的分辨率最高。通常,系统分辨率,不单单取决于反馈系统的分辨率,比如光栅尺,或者其他位移传感器的分辨率,而且还和传动系统有关系。

比如,用齿轮齿条传动,如果没有预压,啮合间隙会导致传动间隙,使分辨率下降。再比如,用滚珠丝杠传动,如果没有预压,也会有传动间隙,使分辨率下降。

而用直线电机,直接驱动,可以达到零间隙传动,使得分辨率,接近位移传感器的分辨率。这里,之所以是接近,而不是等于,是因为,它还和系统的连接刚性有一定的关系,刚度太小,系统太柔了,也会使得分辨率下降。

比如,用柔性体连接,当线性马达线圈,按照反馈系统的指令,走了一个微小距离,例如10um,但是系统的柔度太大,结构变形吸收掉一部分距离,比如吸收掉2um,那么系统的分辨率就降低了,不是原来的10um,而是12um。 

好了,关于分辨率,先说这些。

接下来,我们来说说定位精度。

定位精度:指的是你的机器设备停止时,实际到达的位置,和你要求到达位置的误差。比如,你要求一个轴走100mm,结果实际上它走100.01mm,多出来的0.01就是定位精度。

拿滚珠丝杠来说,你设定运动距离100mm,结果,100根丝杠的实际运动距离,为99.99mm到100.01mm,那么,可以说其定位精度是0.02mm(100.01-99.99=0.02)。当然,实际的机器,不会只有一个轴,应该是很多轴。机器的定位精度,比这个复杂。一般,要到达一个位置,需要多个轴协同运动。整机系统的定位精度,除了和各个轴的定位精度有关外,还和系统的连接刚性,位移传感器的精度、分辨率等因素有关系。

说完定位精度,接下来,我们说说重复定位精度。

重复定位精度:指的是同一个位置,多次定位过去产生的误差。

  比如,你要求一个轴走100 mm,结果,第一次实际上它走了100.01mm,重复一次同样的动作,他走了99.99mm,这之间的误差100.01-99.99=0.02mm,就是重复定位精度。当然,实际表示方法,都用±X表示,比如上面的误差会表示成±0.01mm,也既是±(0.02/2)。

  再比如,还是拿滚珠丝杠来说,一根丝杠设定运动距离100mm,运动100次,实际运动距离为99.988mm到99.992mm,那么其重复定位精度是±0.002mm。

 通常情况,重复定位精度,比定位精度要高得多,比如2~3倍,最多不超过10倍,而定位精度,介于分辨率和重复定位精度之间。

 这里,还是举个简单的例子,比如一个轴,其光栅尺分辨率(位移分辨率)为0.1微米,那么这个轴的重复定位精度,数值上大于0.1微米,比如可能会是0.15um,0.2um。因为系统的重复定位精度,除了和光栅尺(位移传感器)的精度、分辨率有关外,还和机械系统误差有关系,比如导向系统,传动系统,结构刚性等,会使得定位精度降低,也在一定程度上,影响了重复定位精度。

那么,分辨率,定位精度,重复定位精度三者有什么关系?

我觉得还是用例子来说明,比较好理解。比如射飞镖。如果飞镖打得到处都是,那么它既不准确,也不可重复。如果飞镖都打到一个地方了,但不在靶心,那么精度差,但是重复性好,这种情况下,只要换个位置站就好了(补偿)。如果不补偿,就要看换位置时的分辨率了,分辨率越好,越可能接近需要的精度,因为你占的位置,可能刚好能够弥补飞镖射偏的误差。比如这时,假设你发射飞镖的方向,相对于转台不变。你占的转台,只能按照一个步距角度旋转,例如2度,如果你离靶心较远,那么飞镖射出的方向,有可能刚好会错过靶心的位置。而如果转台旋转步距角为0.5度,那么飞镖射出的方向,是不是离靶心更近了。

这就是说,提高分辨率,可以提高定位精度,当然,也可以提高重复精度。但是,提高系统的分辨率,重点在于提高机械系统的分辨率,而不在于提高位移传感器的分辨率,因为位移传感器的分辨率,可以通过细分达到很高,但是机械分辨率跟不上,会使得细分失去意义。

  其实,上面讲重复定位精度时,已经说明了,分辨率、定位精度、重复定位精度之间的关系。

用一句话概括,就是:重复定位精度比定位精度要高得多,比如2~3倍,最多不超过10倍,而重复定位精度,介于分辨率和定位精度之间。

  关于三者的概念,和它们之间的关系,就说完了。

 

×

联系我们

captcha