Motor ile çok hassas / hassas rotasyon nasıl elde edilir


9

Hafif bir kadranı döndürmem gereken bir deney yapıyorum (<5 gram, çok düşük tork gereksinimi ve oldukça yavaş), ancak 0.03 derecelik çok doğru, ince adımlar yapmam gerekiyor.

Böyle bir şey (burada doğrudan sürücü olarak gösterilir, ancak aşağıda daha fazla açıklandığı gibi diğer seçeneklere açığım):

resim açıklamasını buraya girin

Aşağıdaki motor kurulumlarından / yaklaşımlarından hangisinin hedefim için başarılı olması muhtemeldir?

  1. Tipik bir step motor (1.8 derece adımlarla söyleyin) ve belki de 128 mikro adım kullanın? Bununla birlikte, bu makale mikro adımlamanın sadece çözünürlük elde edeceğini, ancak doğruluk elde edemeyeceğini belirtmektedir.

  2. Bu örnekte olduğu gibi planet dişli kutulu (51: 1 oranlı) bir adım mı yoksa çok fazla boşluk var mı?

  3. Fırçasız bir DC motor ile birlikte AS5048 (14 bit çözünürlük) gibi manyetik bir döner kodlayıcı ve istenen konuma ulaşmak için kendi PID döngümü yazabilirim?

  4. Gerçek yönlendirmeyi takip etmek için manyetik bir döner kodlayıcı ile birleştirilmiş bir adım ve sonuç olarak bunu dişli kutusunda (yaklaşım # 2) veya mikro adım durumunda (yaklaşım # 1) cevapsız adımlara karşı düzeltmek için geri besleme olarak mı kullanırsınız?

  5. Yoksa başka bir yaklaşım mı?

Not: 0.03 derecelik hedefe rahatça ulaşabilen endüstriyel sınıf servolar olduğunu okudum, ancak bunlar bütçemin çok dışında, bu yüzden tweaking ve öğrenme pahasına daha ucuz bir çözüm umuyordum.


Soru başına 2. Verdiğiniz bağlantıyı okuyun. Söz konusu motorun 1 derece aralığında geri tepmesi vardır.
WhatRoughBeast

1
Çok az torka ihtiyacınız olduğundan, basit bir yay yüklü anti-geri tepme düzenlemesi, geri tepme konusunda endişelenmeden herhangi bir solucan veya dişli kutusu kullanmanıza izin vermelidir. Diğer özellikleri için motor / şanzıman düzenlemesini seçin.
Brian Drummond

Kadranın tam döndürülmesine ihtiyacınız yoksa, bir galvo sistemi kullanabilirsiniz: en.wikipedia.org/wiki/Mirror_galvanometer
pjc50

Yanıtlar:


15

Size bazı tavsiyeler vereceğim, ancak yapmanız gereken ilk şey yeteneklerinizin ötesinde olabilecek bir şey denediğinizin farkında olmaktır. .03 derece (1/2 miliradian veya 2 dakika ark) büyük bir bakım gerektirir ve muhtemelen iyi bir makine atölyesine erişim gerektirir.

Sırayla:

1) Mikro adımların temkinli olmakta haklısın. Sadece istediğiniz doğruluğu vermeyecektir. Makale oldukça doğru.

2) Bir tür dişli kutusuna sahip bir step iyi çalışır. Ancak yüksek hassasiyetli bir şanzımana ihtiyacınız olacak ve ucuz değiller. Düşük tork, düşük hız, yüksek hassasiyetli ihtiyaçlarınız göz önünde bulundurularak üretilen bir şanzıman bulmak zor olacaktır. Tam kullanımınızı belirtmediniz, ancak çalışma sırasında hareketin tersine çevrilmesi gerekmiyorsa, geri tepme gereksinimlerinizin hemen hemen ortadan kalktığını unutmayın. Wini_i'nin yanıtladığı gibi, bir sonsuz dişli iyi çalışır, ancak dişliyi takmanın hatırı sayılır bir hassasiyet gerektirdiğini unutmayın.

3) Enkoderli bir motor mümkündür, ancak birkaç sorun vardır. En büyüğü, sistem gereksinimlerinizin en az iki katı çözünürlüğe sahip bir kodlayıcıya ihtiyacınız olmasıdır. Dijital enkoderin zorluğu, motor torku nedeniyle şaft kaymaya başlarsa enkoder bir adım atana kadar bunu bilmeyeceğinizdir. Daha sonra, ters bir adım, vb. Yapana kadar diğer yöne doğru kayabilir. Sonuç olarak, böyle bir kodlayıcı ile sabit bir konumlandırma sistemi yapmak son derece zordur ve basit bir PID kontrolörü yeterli olmaz. Ayrıca, kendi kodlayıcınızı AS5048 gibi bir cihazdan döndürmeye çalışmanın, web sitesinin bahsetmediği bir sürü sorunu vardır. Bunların başında, algılama bölgesinin merkezini şaftın merkezine göre doğru bir şekilde yerleştirme ihtiyacı vardır. Çözünürlük ne kadar yüksek olursa,

4) Enkodere sahip bir step iyi geliyor, ancak bazı mekanik hataları telafi edemiyor. Özellikle, geri tepme sorunlarına yardımcı olamaz. Böyle bir sistemin en olası sonucu, sürekli olarak iki mekanik şaft pozisyonu arasında avlanmasıdır. Mikro adımlama hatalarını telafi etmek (bir çeşit, belki de) mümkündür, ancak rulman sürtünmesi ve tutkusu dişli boşluğu gibi belirgin sonuçlar verebilir.

5) Diğer? Pekala belki. Belki de sisteminizin gerçekten adım atmasına gerek yoktur. Çok yavaş ve hassas bir şekilde dönerse ne olur? Bu durumda bir konum döngüsüne değil, artan bir enkoderden türetilen hıza sahip bir hız döngüsüne ihtiyacınız vardır (paralel enkoderden çok daha ucuzdur). Prensip olarak, doğrudan bir motor miline monte edilmiş bir kadran kullanabilirsiniz, ancak ataleti yatak düzensizlikleri veya motor aksaklıkları gibi bozuklukları telafi edecek oldukça büyük bir kadran yapabilirsiniz.

Ama dişli bir adımla devam edelim. Daniel ile en iyi bahsinizin bir triger kayışı / triger dişlisi kurulumu olduğu konusunda hemfikirim. Birkaç uyarı ile. Mümkün olduğunca bir triger kayışı dişli eğimi, tercihen bir MXL serisi isteyeceksiniz. .03 derece çözünürlüğünüz, devir başına 12.000 adım verir, bu da 1.8 derecelik bir adımla 60: 1 azaltmaya ihtiyacınız olduğunu söyler. Bu bir problem. Motor kasnağında 10 diş varsa, kadranın 600 diş kasnağına ihtiyacı vardır ve bunlardan birini bulamazsınız. İki yaklaşımdan birini denemeniz gerekir. Ya iki adımlı bir azaltma kullanın ya da x8 mikro adımı ve ardından 7.5: 1 azaltma gibi bir şey deneyin. Bir x8 mikro adım, (%) normalin% 12,5'inin motor adımlarını verir ve motorun% 5 doğruluğu varsa, iyi olmalısınız. Sen' Ayrıca sistemdeki boşluğu azaltmak için kayış gerginliğini sabit tutmak için acı çekmeniz gerekir. İyi bir makine atölyesinin geldiği motor ve kadran için iyi bir sert montaj yapmanız gerekecektir. Kadrana ne bağlı olduğuna bağlı olarak, kadranı şaft üzerinde mükemmel bir şekilde ortalamak da önemli olacaktır. Yük torkunuzun çok düşük olması çok yardımcı olacaktır.


Ne harika bir analiz - kesinlikle SE içinde yaşadığım en faydalı cevaplardan biri!
boardbite

# 2 ile ilgili olarak: Evet, varlığımın kadranın varlığı sırasında sadece tek bir şekilde dönmesi ile iyi olduğunu varsayalım - yani, bir saat gibi hareket ederek hedef yönelime ulaşması konusunda sorun yok (örneğin, yalnızca saat yönünde). Bu durumda, tek yönlü dönüş sırasında hızlanıp yavaşlamamaya bakılmaksızın, geri tepme endişelerini tamamen görmezden gelebilir miyim?
boardbite

@boardbite - Kadranı bir yönde çalıştırırsanız, çoğu geri tepme probleminden kurtulursunuz. Ancak, sabit hızda ve yükte (sürtünme dahil) çalışmadığınız sürece, yine de bazı etkilere sahip olacaksınız. Adım atarsanız, kadran durduğunda hafif bir şekilde geri tepebilir (durma noktasına geldiğinde bir araba gibi) ve bu sizin doğruluğunuzu atacaktır. Tam olarak ne kadar etki elde edeceğiniz, denemeyle bulmanız gereken bir şeydir. Kasıtlı bir sürtünme yükünün eklenmesi yardımcı olacaktır ve büyük azaltma oranları ile çok fazla tork elde edersiniz, bu nedenle bu bir sorun olmak zorunda değildir. Ancak yüksek hassasiyet zordur.
WhatRoughBeast

# 2 ve sonunda dişli steplerden bahsettiniz ... 0,0072 derece / adım iddia eden bu dişli redüksiyonlu motor gibi bir şey kullanma hakkında fikriniz nedir - bu gerçekçi mi?
boardbite

@boardbite Ünitenin ihtiyacınız olanı yapacağından şüpheleniyorum. Tabii ki, 5 fazlı bir step sürücü almanız gerekecek. Ancak, motordaki veri sayfasını hızlı bir şekilde bulamıyorum, bu yüzden gerçek performans özellikleri olmadan garanti vermiyorum.
WhatRoughBeast

6

Sonsuz dişli tahrik, aradığınızı halledebilir. Dişlilerin boyutunu seçerek çözünürlüğü kontrol edebilirsiniz ve dişlilerin ağını kontrol ederek doğruluk garanti edilebilir. En iyi sonuçlar için solucanı doğrudan sürün ve gerekli çözünürlüğü sağlayacak bir kodlayıcı ekleyin. resim açıklamasını buraya girin


Bu konfigürasyonla (yani, solucan tekerleğine bağlı kadranım) gidersem ve solucan kombinasyonunun uygun özelliklerini seçerek doğruluk garanti edilebilirse, kodlayıcının rolü ne olacak?
boardbite

Motor, sonsuz dişliye takılacaktır. Diğer yoldan süremezsin. Bir step kullandıysanız, kodlayıcı muhtemelen gerekli olmayacaktır.
Daniel

@vini_i: Bu tür tekerlek / sonsuz / mil kombinasyonlarını nereden bulabilirim? Thingiverse, çalışabileceğini tahmin edebileceğim programlanabilir boyutta solucan + tekerlek kombinasyonlarının 3d yazdırılabilir tasarımlarına sahip mi?
boardbite

Bu tür bir uygulama için uygun bir şekilde işlenmiş sonsuz dişli - muhtemelen pirinç. Çok sayıda makine bileşeni tedarikçisi var, bunlardan biri akılda kalan (uluslararası bir varlıkla) Misumi. Geri tepmeyi önlemek için kavramada bazı ayarlamalar yapmanız gerekebilir.
Chris H

2
Gerçekten iyi yağlamayı unutmayın! Sonsuz dişliye çok fazla sürtünme katılıyor.
yo'

6

Harmonik sürücünün genellikle sıfır boşluğu olduğu söylenir.

https://en.wikipedia.org/wiki/Harmonic_drive


Bu OP'nin problemi için inanılmaz derecede iyi bir çözümdür. Tek sorun bütçe olabilir, bu tür indirgeyiciler pahalı olabilir. Yüksek hassasiyetli muayene uygulamaları ve benzeri için harika olan harmonicdrive.net/products/actuators/sha gibi entegre motorlara ve kodlayıcılara sahip olanları satın alabilirsiniz .
Doug McClean

@DougMcClean: Ah, eski "siteleri fiyatları listelemeyecek kadar pahalı"! Eğer böyle bir 3d baskılı çözüm düşünüyor musunuz bu ya da başka bu makul kudreti çalışma veya harmonik-sürücü performans ciddi parça kalitesine bağlıdır?
boardbite

@DougMcClean: Bir şey buldum, sanırım! Bu motor gibi bir şey iyi çalışır mı? Bir harmonik dişli redüktörünün yerleşik olduğunu iddia ediyor ve görüntü 0.0072 derece / adım gösteriyor.
boardbite

@boardbite Uygun bir sürücü bulmak zor 5 fazlı bir step vardır. ebay.com/itm/… ebay.com/itm/…
Marko Buršič

@boardbite Evet, bunlar çok hoş motorlar ve benzer uygulamalarda kullanıldığını gördüm. Marko, bir sürücü bulmanın zor olduğu doğrudur, ancak Oriental bu motorlarla sattıklarını yapar.
Doug McClean

4

Yapılacak en basit şey, kayış tahrikli bir adım kullanmak olacaktır. Kemer biraz yaylı olacak, ancak çok az (hayır?) Boşluk bırakacaktır.

Şunun gibi düzenleyin: Emniyet kemeri


Ne demek istediğinizin bir görüntüsünü sağlayabilir misiniz? Kademeli mil üzerinde küçük bir kasnak ve kadranı tutan başka bir yerde daha büyük bir kasnak / disk ile birlikte bir triger kayışı mı kullanmak istiyorsunuz?
boardbite

Motora küçük bir dişli, kadrana daha büyük bir dişli ve aralarında dişli kayış takın. Yanıt düzenlendi.
Daniel

Anladım; teşekkür ederim - bu uygulamanın en ucuz ve hızlı yolu gibi görünüyor. Buradaki 2. motor ilgisiz değil mi? Uygulamamın dışında bile, iki motorun neden böyle bir kayış sistemi ile eşleştirilmesi gerektiğini anlamıyorum.
boardbite

Bu sadece bulduğum bir resim. Sonradan takılan bir step motorlu bir iş milini sürmek için bir 'iş mili dönüştürme kiti'. Kullanımının ne olduğu hakkında hiçbir fikrim yok.
Daniel
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.