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伺服电子齿轮的设置 点击：4929 | 回复：59



刘志斌

    
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发表于：2012-03-26 15:51:20
楼主
伺服电子齿轮的设置

szlixiangyang

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2012-03-24 10:08:06 楼主

在设备电子齿轮时，需要知道脉冲当量（也就是一个脉冲所对应的进给量或角度数），那么这个脉冲当量该怎样计算？还是可以给定？

在J2S的说明书上的例子中：伺服电机的脉冲分辨率是131072，机械一转的进给量是10mm，变速比为1：2，那么这脉冲当量是不是为10/131072*2得到的是0.038um,而给定的一个脉冲为10um的进给量?          有点疑惑。请指教！

                                                                                                谢谢！

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青岛黄工
个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2012-03-24 10:47:45 1楼
机械一转的进给量是10mm，是指一丝的螺距吧，可以先确定机械精度要求，再求脉冲当量，进而计算电子齿轮比设置。共参考。
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波恩
个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2012-03-25 12:41:57 2楼

脉冲当量分指令脉冲当量和反馈脉冲当量

如果伺服已选定为J2S，则执行端的反馈脉冲当量的确为“10mm/(131072*2)“，按楼主的计算为“0.038um”，而指令脉冲当量为10um，即楼主所说的“给定的一个脉冲为10um的进给量”，如何统一“0.038um”的反馈脉冲当量与“10um”的指令脉冲当量间的不一致性，这就需要用到日系和仿日系通用伺服驱动器的电子齿轮比功能。

“10um”的指令脉冲当量，与“机械一转的进给量是10mm”，就意味着机械每转一圈，需10mm/10um=1000个这样的指令脉冲，而“变速比为1：2”，即伺服电机转过2圈，因而电机每转1圈所需的指令脉冲数为500。

以500的每转指令脉冲数，对131072的单圈反馈分辨率，就可以核算出所需的电子齿轮比=131072/500

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笨鳥慢飛
个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2012-03-25 14:07:37 3楼

當你在規畫電控系統最先要考量的是 設備的產能及精度

机械一转的进给量是10mm，是指一丝的螺距吧，可以先确定机械精度要求，再求脉冲当量，进而计算电子齿轮比设置。共参考。

市面上有一絲螺距的絲桿嗎? !

 什麼叫脈衝當量 其實從單位就可看出其定義 步距(mm)/ PLUSE(脈衝)

有些上位控制器 脈衝當量不會自動形成 所以就需要運算 提高系統解析度 再電控的方法有兩種 4倍頻 及電子細分(倍頻) 或機械手段 就是加裝減速機 再高解析度之伺服系統 若不用電子齒輪比 將解析度降下來 設備產能將會受影響 速度會受限制 電子齒輪的設定式在精度與產能下所要考慮兩者的平衡點

此系統最高解析度為18位

不管透過機械 或電子細分 來提高系統之解析度(分辨率) 都不能提高系統的精度

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电工九段
个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2012-03-25 14:39:10 4楼
脉冲当量是自己给定的，是根据设备生产工艺要求的精度所决定的。
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刘志斌

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发表于：2012-03-26 15:53:43
1楼

刘志斌
个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2012-03-26 14:33:10 5楼

已知：

1）伺服电机的脉冲分辨率是131072；

2）变速比为1：2，

3）机械一转的进给量是10mm

4）给定的一个脉冲为10um=0.01mm

求：电子齿轮比=？

解

1）伺服转2周，丝杠转一周，所以伺服转一周的指令脉冲数=10mm/0.01mm×2=5mm/0.01=500

2）伺服转一周编码器输出反馈脉冲131072；

3）电子齿轮比=伺服转一周编码器输出反馈脉冲/伺服转一周的指令脉冲数=131072/500=262.16

 

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刘志斌

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发表于：2012-03-30 01:02:19
2楼
恩
个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2012-03-22 21:01:57 9楼

脉冲当量，是指位置反馈系统中，最小计数单位所代表的名义尺度。

指令脉冲当量，是指每个指令脉冲所代表的名义尺度。

反馈脉冲当量，是指每个反馈脉冲或反馈计数增量所代表的名义尺度。

 

指令脉冲当量小于反馈脉冲当量没有实际意义。

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刘志斌

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发表于：2012-03-30 09:06:02
3楼
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重衣
个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2012-03-29 21:42:40 5楼
波恩老师：

脉冲当量分指令脉冲当量和反馈脉冲当量？好像有些不对吧，请说明一下，谢谢!

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波恩
个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2012-03-30 07:58:43 6楼

无论是指令还是反馈，计数值每增减1所对应的理论移动距离就是脉冲当量，所以说指令侧有指令脉冲当量，反馈侧有反馈脉冲当量。伺服的反馈脉冲当量一般而言是个固定值，取决于电机的所选用的反馈元件，比如编码器，旋转变压器等，以及对反馈信号的具体处理方法，比如电子细分。指令脉冲当量一般源自设计目标。当这两个脉冲当量不一致时，就有必要通过通用伺服的电子齿轮比进行协调。

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刘志斌

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发表于：2012-04-05 21:03:53
4楼
笨鳥慢飛 
发表于：2012-03-30 09:40:34 7楼

波恩

脈衝當量只有一個 在系統裡面 並且存在控制器內的一個參數 驅動器不是控制器 他所接受僅是編碼器的訊號 非脈衝當量 並且將此訊號(正余弦) 經內部模擬量做倍頻 及 4倍頻 轉成17位TTL 再透過電子齒輪 輸出適合此系統 之速度 經度 要求之 脈衝數 給控制器

控制器一般不自動形成脈衝當量 可能考慮 需要增很多運算指令 影響控制的響應速度 固讓使用者自行運算

 
笨鳥慢飛 
 发表于：2012-03-30 10:13:52 8楼
若控制器是PLC 呢 ???
 
波恩 
 发表于：2012-03-30 19:37:38 9楼

承蒙老兄提醒，不胜感激！

 只不过回转式反馈既然有分辨率，或解析力，对应到直线运动的负载端，每一个反馈计数增量就必然对应一个确定的理论位移量，这个与反馈分辨率对的位移量就是反馈脉冲当量。

 对于直线光栅尺，若每mm刻线密度50线，不做电子细分，只做经典的4倍频，则每个4倍频后的反馈脉冲对应的位移增量就是5um，这个5um可以称之为直线光栅尺的检测分辨率，也可以称之为反馈脉冲当量。

 回到旋转式驱动的直线运控来看，既然存在每转指令分辨率（脉冲数），或者存在每转反馈分辨率（脉冲计数），对应到直线运动的负载端，就存在每个指令脉冲或反馈脉冲对应的理论位移增量，这个位移增量就是脉冲当量，与每转指令脉冲分辨率对应的就是指令脉冲当量，与反馈脉冲分辨率对应的就是反馈脉冲当量。

 总之，脉冲当量是站在机械传动系统设计的角度上去看，的确不是站在伺服驱动器的执行角度去看。因而，正如兄台所言，普通的伺服驱动和PLC都只需知道自己该走的脉冲数/计数值即可，无需知到被驱动对象的脉冲当量到底是多少。

 个人以为，不必过分拘泥于此间说法的差异，这里没有技术上的大是大非问题，甚至不存在正误对错之别。

 最后，欣见兄台终于摒弃了与那七窍通了六窍者的无谓辩驳。

 
szlixiangyang 
 发表于：2012-03-31 10:41:53 10楼

谢谢各位的精彩分享！学习了！

 
重衣
发表于：2012-04-05 19:51:56 11楼

呵呵，谢谢老师的指点！
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刘志斌

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发表于：2012-04-05 21:30:49
5楼

“那么这个脉冲当量该怎样计算？还是可以给定？”

 

1、楼主问，脉冲当量是给定的，还是计算的？

2、脉冲当量当然是与用户给定的，用户根据工艺需求的工件移动速度，决定每个指令脉冲的工件的进给量或者说位移量；

3、用户、控制器都要知道脉冲当量，然后根据给定目标位置，确定指令脉冲总数；

4、用户给定脉冲当量，还要根据脉冲当量计算出电子齿轮比，在控制器上设定电子齿轮比；

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发表于：2012-04-05 21:40:45
6楼

5、事实上，当电子齿轮比确定后，脉冲当量也就确定了：

     脉冲当量=螺距/减速比×（编码器反馈脉冲/电子齿轮比）

                  =螺距×电子齿轮比/减速比×编码器反馈脉冲

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发表于：2012-04-05 21:42:33
7楼
6、也就是说，电子齿轮比确定后，脉冲当量是计算出来的；
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刘志斌

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发表于：2012-04-05 21:58:41
8楼

7、所以笨鸟因此说，先确定脉冲当量会出“导因为果”的错误；

8、其实用户先给定脉冲当量，再确定电子齿轮比，也是正确的，不会出任何错误：

     电子齿轮比=编码器反馈脉冲/（螺距/减速比×脉冲当量）

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发表于：2012-04-05 22:08:28
9楼

“那么这脉冲当量是不是为10/131072*2得到的是0.038um,”

 

1、楼主问，“脉冲当量是不是为10/131072*2得到的是0.038um”？

2、脉冲当量= 10mm/2×131072=0.038um= 螺距×电子齿轮比/减速比×编码器反馈脉冲；（6楼的公式）

3、楼主计算这个脉冲当量时，是在电子齿轮比=1的前提下计算的；

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刘志斌

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发表于：2012-04-05 22:11:31
10楼

4、当电子齿轮比是其它值时，例如电子齿轮比=10时，脉冲当量就是0.38um；

     当电子齿轮比是其它值时，例如电子齿轮比=100时，脉冲当量就是3.8um；

     当电子齿轮比是其它值时，例如电子齿轮比=200时，脉冲当量就是7.6um；

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刘志斌

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发表于：2012-04-05 22:28:20
11楼

5、这样有个明显的缺点，脉冲当量不是一个长度单位的最小单位，例如脉冲当量要是1mm、0.1mm、0.001mm、0.0001mm、……那就好了；

6、所以用户一般还是先确定脉冲当量，例如

1） 脉冲当量=0.0001mm

2）电子齿轮比=编码器反馈脉冲/（螺距/减速比×脉冲当量）                （8楼的公式）

                     =131072/（10mm/2×0.0001mm）

                     =131072/50000

                     =2.62144

3）这种计算有个缺点，电子齿轮比不是整数，很多情况下是个小数；

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刘志斌

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发表于：2012-04-05 22:37:43
12楼

“给定的一个脉冲为10um的进给量?  ”

 

1、楼主问，而“给定的一个脉冲为10um的进给量?  ”，不是0.038um？！

2、当给定  脉冲当量=10um=0.01mm：

1） 脉冲当量=0.01mm

2）电子齿轮比=编码器反馈脉冲/（螺距/减速比×脉冲当量）                （8楼的公式）

                     =131072/（10mm/2×0.01mm）

                     =131072/500

                     =262.144

 

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刘志斌

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13楼
刘志斌
表于：2012-04-05 22:56:03 12楼
重衣
发表于：2012-04-05 19:51:56 11楼

呵呵，谢谢老师的指点！

 

刘志斌
 发表于：2012-04-06 09:17:29 12楼
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刘志斌

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发表于：2012-04-05 22:54:35
14楼

如果楼主szlixiangyang 看到后，能把上位机的额定频率、电机的额定转速告诉我，我还有个问题要讲一下！

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15楼

关于4倍频的问题：

1、因为指令脉冲进入控制器作为记数加脉冲，而编码器输入反馈脉冲作为记数减脉冲；

2、加脉冲和减脉冲记数可以有不同的输入端，也可以有不同脉冲波形；

3、当减脉冲需要尖峰脉冲（正的或负的）时，需要将编码器输出的正、余弦波形，先整理成方波，再通过微分电路转换成尖峰脉冲，这样一个正弦脉冲，就会变成4个尖峰脉冲，以适应尖脉冲技术的需要；

4、这个4倍频，是波形转换的需要，不是需要4 倍频，是需要将方波转换为尖峰脉冲的原因；

5、如果是这样，在计算电子齿轮比时、脉冲当量时，一定要叫将编码器输出的正、余弦波数乘以4；

 

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刘志斌

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16楼

关于脉冲当量：

1、脉冲当量只有一个，不会是两个；

2、脉冲当量由用户给定，是用户调整工件移动速度和进给量的需要而设置的一个平台；

3、脉冲当量确定后，再确定电子齿轮比，并进行电子齿轮比相关参数的设定；

4、脉冲当量与电子齿轮比是相关量，一个确定，另一个也必然确定；

5、脉冲当量或者电子齿轮比，是控制器根据控制目标位置进行脉冲数计算的主要依据；

6、这里要说明的是，脉冲当量、电子齿轮、4倍频的问题，因伺服的设计有很大差异，不拘一格，所以关于脉冲当量、电子齿轮、4倍频的问题，一定要以伺服说明书为准，不能套用，否则会出错！

 

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刘志斌

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17楼

关于这种伺服的一点看法：

1、这种伺服位置检测因编码器而准确；

2、当运动部件到达给定位置时，停机、启动等命令是准确的；

3、可是电机以及运动部件是否听从命令，响应是否及时，是这种伺服成败的关键；

4、就好像你知道准确数字，确在用粗调旋钮调整，永远调不到你要的精确位置上一样；

5、出现的故障，往往是在指定位置左右来回摆动；

6、操作对策，只能是在指定位置减速慢行，或者采用机械位置连锁制动措施；

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冰石_EBN战略军团

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18楼
                                                                                             
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刘志斌

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19楼

正弦编码器的刻线排列、检测正弦波形、解析4倍频的结构和原理

 

刘志斌    2012.04.09

 

如图：

1、正弦编码器的刻线参数和排列规则：

1）刻线宽度与刻线间隔相等；

2）有4条相同刻线数的刻线a、b、c、d，排列方法如图所示；

3）a、b（或c、d）刻线与间隔错开；

4）a、c错开90°

2、检测波形的合成：

1）每条刻线检测到的模拟信号强度是正弦波形的半周；

2）a+b合成正弦波形，c+d合成正弦波形，两个正弦波形互差90°；

3、4倍频解析脉冲形成原理：

1）每个刻线的正弦半波，整理产生1个方波脉冲；

2）4条刻线解析合成4倍频方波脉冲；

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zxmsjj

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