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#Tendances produits
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Conseils pour le choix de systèmes de positionnement linéaire de haute précision : Partie 2
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Aucun système n'est adapté à tous.
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Les composants qui constituent votre système de positionnement de haute précision - base et roulements, système de mesure de la position, moteur et système d'entraînement, et contrôleur - doivent fonctionner ensemble aussi bien que possible. Dans la première partie, nous avons abordé la base et les roulements du système. Ici, nous couvrons la mesure de la position. La troisième partie couvre la conception de la platine, de l'entraînement et du codeur, l'amplificateur d'entraînement et les contrôleurs.
Système de mesure de la position
En général, on peut classer les contrôleurs en "boucle ouverte" ou "boucle fermée" Avec les contrôleurs à boucle ouverte (généralement utilisés avec les moteurs pas à pas), chaque impulsion émise par le contrôleur provoque un certain déplacement du chariot. Cependant, il n'existe aucun moyen de déterminer l'ampleur de ce déplacement. Par exemple, 500 impulsions peuvent avoir été émises, mais en raison du frottement, de la tolérance de la vis à billes, de l'hystérésis, des erreurs d'enroulement, etc., la table peut n'avoir bougé que pendant 498 impulsions. Un inconvénient majeur est qu'aucune correction des erreurs de positionnement ne se produit.
Dans un système en boucle fermée, ou système d'asservissement, un codeur de position fournit un retour d'information au contrôleur. Le contrôleur continue à envoyer des signaux de commande du moteur jusqu'à ce que la position exacte souhaitée du chariot soit atteinte.
Une glissière sans retour de position dans l'illustration supérieure, suivie des trois méthodes courantes pour mesurer la position de la glissière :
- Codeur de position monté sur le moteur ou l'arbre de la vis à billes.
- Encodeur linéaire monté sur le chariot.
- Interféromètre laser avec miroirs montés sur le chariot.
Dans la première méthode, la position du chariot est mesurée indirectement - le codeur de position est monté sur l'arbre du moteur. Les tolérances, l'usure et la conformité des composants mécaniques entre le chariot et le codeur de position entraînent des écarts entre les positions souhaitées et réelles du chariot. Combinée à la vis à billes, la précision du chariot est au mieux limitée par la précision de la vis à billes. Les précisions typiques sont de ±5 à ±10 mm/300 mm de course.
La plupart des systèmes de mesure linéaire se composent d'une échelle en verre précise et d'une tête de mesure photoélectrique. L'échelle ou la tête se fixe directement sur le chariot mobile et mesure directement la position du chariot. Les erreurs sont également introduites par les imprécisions de la vis à billes. Les précisions typiques de l'échelle elle-même sont de ±1 à ±5 mm/m. C'est également la précision de la glissière elle-même à l'emplacement de la tête de mesure.
La charge de la platine (dont la précision de la position est ce qui nous intéresse vraiment) est toujours à une certaine distance de l'échelle de mesure, mesurée dans une direction perpendiculaire à la direction du mouvement, parce que la plupart des codeurs sont situés sous le chariot, mais la charge est au-dessus. Ce problème est encore plus prononcé avec les étages superposés. Au cours d'un déplacement, si le chariot s'incline quelque peu en raison d'écarts de rectitude des chemins de roulement, d'erreurs d'inversion, etc., un écart relatif à la position de la charge par rapport au codeur est créé.
Une petite erreur angulaire avec un grand décalage, comme on en trouve sur les platines XY empilées, peut entraîner une multiplication de l'imprécision de l'échelle. En d'autres termes, une échelle de mesure fournit des informations de position correctes uniquement à l'endroit où la tête de mesure se fixe.
Une platine de mouvement avec des caractéristiques de roulement de précision, par exemple, présente des erreurs angulaires typiques d'environ ±5 secondes d'arc. (1 seconde d'arc = 1/3 600 degrés ou environ 5 μrad.) Pour une distance de 100 mm entre la charge et l'échelle, cela donne une erreur de positionnement de ±2,5 mm !
Pour les applications extrêmement précises, le système de retour de positionnement par interféromètre laser avec miroirs plans est le meilleur choix. La longueur d'onde d'un laser hélium-néon, 632,8 nm, sert d'étalon. Un nanomètre correspond à 1 × 10-9 mètre. Une précision d'environ ±0,1 mm/m pour une source laser stabilisée est possible, avec une résolution allant jusqu'à λ/1,024 ou 0,617 μm. Lambda (λ) est la longueur d'onde de la lumière.
L'un des principaux avantages est que les miroirs peuvent se trouver à l'emplacement de la charge, c'est-à-dire là où la précision est vraiment importante. Les erreurs d'abbé sont éliminées. La planéité des miroirs, généralement de l'ordre du submicron, détermine la linéarité avec laquelle la lame se déplace.
De plus, comme le mouvement d'une platine XY est référencé par rapport à un point fixe situé en dehors du plan de mouvement, la rétroaction compense automatiquement tout déséquilibre du système XY, car elle maintient le chariot à une distance fixe.
La longueur d'onde de la lumière dans l'air dépend de la vitesse de la lumière dans l'air, qui est fonction de la température, de la pression et de l'humidité relative de l'air, entre autres. Lorsque vous utilisez une échelle de mesure, un changement de température entraîne des erreurs de mesure en raison de la dilatation du matériau de l'échelle. Les coefficients de dilatation typiques des échelles en verre et en acier sont de 8 et 10 mm/m par degré K. Avec un interféromètre laser, lorsqu'il est impossible de maintenir un environnement stable, vous pouvez corriger les changements atmosphériques grâce à des composants de compensation automatique en option.