分辨率,定位精度,重復(fù)定位精度三者之間有什么關(guān)系?

這篇文章,本來應(yīng)該在上周發(fā)出來。


但是,因?yàn)槲疑现苋チ饲嗪8拭C大環(huán)線,一直在路上,所以就耽誤了下來。


有意思的是,我們?nèi)ジ拭C的城市,碰巧和大大的重合,敦煌-嘉峪關(guān)-張掖-蘭州。


這不,昨天剛回來,就惡補(bǔ)了一個(gè)大覺。今天才繼續(xù)完成寫作。


好了,回到主題。


分辨率,定位精度,重復(fù)定位精度三者之間有什么關(guān)系?


對于這個(gè)問題,我相信,很多剛開始做設(shè)計(jì)的伙伴們,都有這樣的疑問。


今天,不墨跡,直接講問題。


先說分辨率,這個(gè)最容易理解。


分辨率:簡單來說,就是,系統(tǒng)所能產(chǎn)生的,最小運(yùn)動(dòng)步距。也就是,給一個(gè)指令,系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軸,能夠運(yùn)動(dòng)的最小距離。


好像,還是比較抽象。


用電子表打個(gè)比喻吧,我們都知道,時(shí)針每小時(shí)變化一次,分針是每分鐘變化一次,秒針是每秒鐘變化一次。這里,時(shí)針的分辨率是一小時(shí),分針分辨率是一分鐘,秒針分辨率是一秒鐘。


又比如說,同樣一筐蘋果,在路邊攤的桿秤稱,是兩斤半,拿到菜場的臺秤上稱,是兩斤四兩,放到超市的電子秤上,則是1180克,這里稱出的重量不同,是因?yàn)楦鞣N秤的分辨率不同,很顯然,電子秤的分辨率最高。


通常,系統(tǒng)分辨率,不單單取決于反饋系統(tǒng)的分辨率,比如光柵尺,或者其他位移傳感器的分辨率,而且還和傳動(dòng)系統(tǒng)有關(guān)系。


比如,用齒輪齒條傳動(dòng),如果沒有預(yù)壓,嚙合間隙會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)間隙,使分辨率下降。


再比如,用滾珠絲杠傳動(dòng),如果沒有預(yù)壓,也會(huì)有傳動(dòng)間隙,使分辨率下降。


而用直線電機(jī),直接驅(qū)動(dòng),可以達(dá)到零間隙傳動(dòng),使得分辨率,接近位移傳感器的分辨率。


這里,之所以是接近,而不是等于,是因?yàn)?,它還和系統(tǒng)的連接剛性有一定的關(guān)系,剛度太小,系統(tǒng)太柔了,也會(huì)使得分辨率下降。


比如,用柔性體連接,當(dāng)線性馬達(dá)線圈,按照反饋系統(tǒng)的指令,走了一個(gè)微小距離,例如10um,但是系統(tǒng)的柔度太大,結(jié)構(gòu)變形吸收掉一部分距離,比如吸收掉2um,那么系統(tǒng)的分辨率就降低了,不是原來的10um,而是12um。


好了,關(guān)于分辨率,先說這些。


接下來,我們來說說定位精度。


定位精度:指的是你的機(jī)器設(shè)備停止時(shí),實(shí)際到達(dá)的位置,和你要求到達(dá)位置的誤差。


比如,你要求一個(gè)軸走100mm,結(jié)果實(shí)際上它走了100.01mm,多出來的0.01就是定位精度。


拿滾珠絲杠來說,你設(shè)定運(yùn)動(dòng)距離100mm,結(jié)果,100根絲杠的實(shí)際運(yùn)動(dòng)距離,為99.99mm到100.01mm,那么,可以說其定位精度是0.02mm(100.01-99.99=0.02)。


當(dāng)然,實(shí)際的機(jī)器,不會(huì)只有一個(gè)軸,應(yīng)該是很多軸。


機(jī)器的定位精度,比這個(gè)復(fù)雜。


一般,要到達(dá)一個(gè)位置,需要多個(gè)軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)。


整機(jī)系統(tǒng)的定位精度,除了和各個(gè)軸的定位精度有關(guān)外,還和系統(tǒng)的連接剛性,位移傳感器的精度、分辨率等因素有關(guān)系。


所以,上面的例子,只是為了方便理解。


說完定位精度,接下來,我們說說重復(fù)定位精度。


重復(fù)定位精度:指的是同一個(gè)位置,多次定位過去產(chǎn)生的誤差。


比如,你要求一個(gè)軸走100 mm,結(jié)果,第一次實(shí)際上它走了100.01mm,重復(fù)一次同樣的動(dòng)作,他走了99.99mm,這之間的誤差100.01-99.99=0.02mm,就是重復(fù)定位精度。


當(dāng)然,實(shí)際表示方法,都用±X表示,比如上面的誤差會(huì)表示成±0.01mm,也既是±(0.02/2)。


再比如,還是拿滾珠絲杠來說,一根絲杠設(shè)定運(yùn)動(dòng)距離100mm,運(yùn)動(dòng)100次,實(shí)際運(yùn)動(dòng)距離為99.988mm到99.992mm,那么其重復(fù)定位精度是±0.002mm。


通常情況,正如我在《光柵尺的原理是什么?怎么選擇?供應(yīng)商都沒講明白,6年了我第一次聽懂》中所說,重復(fù)定位精度,比定位精度要高得多,比如2~3倍,最多不超過10倍,而定位精度,介于分辨率和重復(fù)定位精度之間。


這里,還是舉個(gè)簡單的例子,比如一個(gè)軸,其光柵尺分辨率(位移分辨率)為0.1微米,那么這個(gè)軸的重復(fù)定位精度,數(shù)值上大于0.1微米,比如可能會(huì)是0.15um,0.2um。


因?yàn)橄到y(tǒng)的重復(fù)定位精度,除了和光柵尺(位移傳感器)的精度、分辨率有關(guān)外,還和機(jī)械系統(tǒng)誤差有關(guān)系,比如導(dǎo)向系統(tǒng),傳動(dòng)系統(tǒng),結(jié)構(gòu)剛性等,會(huì)使得定位精度降低,也在一定程度上,影響了重復(fù)定位精度。


那么,分辨率,定位精度,重復(fù)定位精度三者有什么關(guān)系?


我覺得還是用例子來說明,比較好理解。


比如射飛鏢。


如果飛鏢打得到處都是,那么它既不準(zhǔn)確,也不可重復(fù)。


如果飛鏢都打到一個(gè)地方了,但不在靶心,那么精度差,但是重復(fù)性好,這種情況下,只要換個(gè)位置站就好了(補(bǔ)償)。


如果不補(bǔ)償,就要看換位置時(shí)的分辨率了,分辨率越好,越可能接近需要的精度,因?yàn)槟阏嫉奈恢?,可能剛好能夠彌補(bǔ)飛鏢射偏的誤差。


比如這時(shí),假設(shè)你發(fā)射飛鏢的方向,相對于轉(zhuǎn)臺不變。


你占的轉(zhuǎn)臺,只能按照一個(gè)步距角度旋轉(zhuǎn),例如2度,如果你離靶心較遠(yuǎn),那么飛鏢射出的方向,有可能剛好會(huì)錯(cuò)過靶心的位置。


而如果轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)步距角為0.5度,那么飛鏢射出的方向,是不是離靶心更近了。


這就是說,提高分辨率,可以提高定位精度,當(dāng)然,也可以提高重復(fù)精度。


但是,提高系統(tǒng)的分辨率,重點(diǎn)在于提高機(jī)械系統(tǒng)的分辨率,而不在于提高位移傳感器的分辨率,因?yàn)槲灰苽鞲衅鞯姆直媛?,可以通過細(xì)分達(dá)到很高,但是機(jī)械分辨率跟不上,會(huì)使得細(xì)分失去意義。


其實(shí),上面講重復(fù)定位精度時(shí),已經(jīng)說明了,分辨率、定位精度、重復(fù)定位精度之間的關(guān)系。


用一句話概括,就是:重復(fù)定位精度比定位精度要高得多,比如2~3倍,最多不超過10倍,而定位精度,介于分辨率和重復(fù)定位精度之間。


好了,關(guān)于三者的概念,和它們之間的關(guān)系,就說完了。


評論處,你可以補(bǔ)充解釋,說明,發(fā)表觀點(diǎn)等。這樣,下一個(gè)看到的人,可以學(xué)到更多,也許,你知道的正是大家需要的。


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