Rozdzielczość układów pomiarowych laserów -zagadka by Kimla

[www.kimla.pl_]

Chodzi mi o to co konkretnie dzieje się w driverze sterującym silnikiem, jakie procesy tam zachodzą i jaki wpływ na dokładność pozycjonowania ma rozdzielczość układu pomiarowego.
Chodzi konkretnie o działanie układu w stanach dynamicznych a nie o pozycjonowanie na postoju.

[bob35]

Według mnie to by zrobić wrażenie na kupującym maszynę, pewnie dokładność larera 0.01 to kosmos. To dokładnie tak jak byś mierzył deskę mikromierzem.

[www.kimla.pl_]

Wrażenie na kupującym laser z układem pomiarowym o dużej rozdzielczości oczywiście robi i to jest bez dyskusyjne, ponieważ jego zastosowanie znacznie zwiększa dynamikę układu regulacji położenia, a co za tym idzie dokładność odwzorowania kształtu przy bardzo dużych przyspieszeniach.

Każdy producent tworząc taką maszynę stawia sobie za cel stworzenie urządzenia szybkiego i wydajnego, a częścią jego pracy jest wybór odpowiednich technologii i komponentów do jego produkcji. W efekcie zawsze jest to pożądane, tak samo jak zapewnienia mu jak największej wydajności pracy takiego lasera.

Jednak pytanie dotyczyło technicznych aspektów tego zagadnienia i oczekiwałem technicznego wytłumaczenia powodów dla których tak się dzieje.

[emesz]

Im krótszy jest czas a co za tym idzie przebyta droga od ostatniego feedbacku z enkodera lub innego urządzenia pomiarowego, tym szybciej układ sterowania jest w stanie zareagować na ewentualny uchyb pozycji. Czyli jak dokładność odczytu wynosi 0.0001 to system sterowania może zareagować już 10 razy, podczas gdy przy dokładności 0.001 zareagowałby tylko raz. Wtedy na zakrętach/łukach może szybciej skorygować ścieżkę aby uchyby były mniejsze.
Choć pytanie dotyczy laserów, to mam wrażenie że zjawisko to występuje ogólnie we wszystkich szybkich obrabiarkach.
Mam nadzieje że nie zamotałem zbytnio, ale tak na chłopski rozum mi się wydaje.

[www.kimla.pl_]

Niestety nie o to chodzi.
Teoretycznie miało by to sens w sytuacji gdyby wyliczanie nowej wartości napięcia dla silnika odbywało się przy każdej zmianie odczytanej pozycji.
Nie jest to jednak możliwe.
Już przy rozdzielczości 0.001mm przy prędkości 1m/s częstotliwość obliczeń musiała by wynosić 1MHz co jest nie możliwe ponieważ procesory w serwonapędach przy 20kHz już mają co robić.

Czestotliwość regulatora pozycji jest stała i w zależności od klasy serwonapędu zawiera się pomiędzy 400Hz a 20.000Hz.

Problemem przy dużych rozdzielczościach jest również częstotliwość sygnału inkrementalnego.
O ile przy 0.001mm i 1m/s jest to 1MHz to już przy 0.000001mm musiało by być 1GHz co jest oczywiście nie do przesłania po RS422.

Konieczne więc było zastosowanie absolutnych układów pomiarowych z wewnętrznym rejestrem pozycji i jej transmisją na żądanie procesora.

[pitsa]

W którym momencie jest ta rozdzielczość?
Przecież to są olbrzymie ilości danych!

Może to jest robione stroboskopowo: migawki pomiarowe z jakąś częstotliwością i dokładne przetwarzanie danych między tymi migawkami?
Wyobrażam sobie to tak, że co 0,001s robiona jest "migawka" w obszarze pomiarowym przez odczyt (latch na końcówkach mikroprocesora) i zapamiętanie odczytanych danych do analizy przez okres np. 0.0007s i w 0.0002s po analizie jest przygotowanie do ponownego odczytu.
Pobrane w migawce dane odczytywane są z rozdzielczość pomiaru 0,000001mm i wynik analizy jest dostępny dla systemu ruchu po 0.0005s.

[www.kimla.pl_]

Dokładnie tak to działa.
Tyle, że ta migawka otwiera się do 0.00005s, a transmisja trwa 0.00001s.
Ale to nie tłumaczym wyższości wysokiej rozdzielczości od niskiej.
Jeśli rozdzielczość układu pomiarowego byłaby 0.01mm to też tak te pomiary można by robić ale serwonapęd pracował by bartdzo kiepski, dlaczego?

[pitsa]

Jako praktykujący amator cnc niestety nie znam się jeszcze na serwach ani enkoderach i tylko zgaduję, ale może ktoś ciekawie odpowie i coś nowego się dowiem.

Zastanawiając się skąd ta wysoka dokładność doszedłem do wniosku, że w enkoderach nie tylko zliczane są impulsy ale i czas ich wystąpienia. Moim zdaniem może to pozwolić na osiąganie takich dużych dokładności. Pomiar czasu między impulsami to jest ten sposób na wysoką rozdzielczość.

[www.kimla.pl_]

Nie, to nie tak.

Nie pytam o to jak się uzyskuje taką rozdzielczość w samym enkoderze tylko dlaczego warto tą rozdzielczość pozycjonowania wciąż podnosić.

Akurat zasada działanie tego enkodera jest dośc prosta.
Jest to taka miniaturowa bardzo szybka kamera robiąca zdjęcia liniałowi oświetlonemu laserem.
Dzięki bardzo dużej rozdzielczości kamery oraz szybkiemu procesorowi DSP możliwe jest odczytywanie poprawnych danych nawet przy prędkości 100m/s.

[Bri]

Wraz ze wzrostem dokładności i rozdzielczości - czyli systemu "dokładnego prowadzenia po torze" może wzrastać prędkość obróbki cały czas zachowując wysoką dokładność wymiarową wycinanych elementów.

Zastanawiam się gdzie leży granica tych prędkości i dokładności?

Bo do tego równania musi wejść przecież jeszcze sporo rzeczy - począwszy od grubości blachy, przez moc, łapanie i wypuszczanie wiązki z pułapki (gdy głowica nie podnosi się znad blachy - trumpf nazywa to "flycut"). A także sztywność/elastyczność konstrukcji maszyny i napędów (bo co z tego że wiemy gdzie głowica powinna się znajdować podczas gdy reszta nie potrafi wyhamować, zakręcić lub przyspieszyć), czujniki położenia w osi z (wysokość nad blachą), ciśnienie gazu.

Im szybsza praca tym szybsze muszą być przecież reakcje na o wiele więcej czynników niż położenie, prawda?

offtopic:
Myślę że praca w Częstochowie przy powstawaniu takich fajnych maszyn to byłoby COŚ, ale jestem specjalistą tylko w obsługiwaniu sprzętu, a nie wymyślaniu