闲谈误差(精度)怎么产生

2015-06-01 secona 工控论坛 工控论坛 工控论坛360docimg_0_　　 微信号 gkongbbs

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近几年来都在高速高精编码器上，感触良多。做的仅是讯号的回馈，可是机床的成败责任，怎么都是编码器在扛呢? 最终的结论，买的人不懂，卖的人也不懂。问题最多的就是那些似懂非懂，而让简单的问题复杂化。什么是误差(精度)大家都很清楚，可是实际的应用大都把解析度(分辨率)当成精度来使用，到处都是。朋友，你搞清楚了没？

误差的量测有两种：定位精度及重复定位精度。你知道该在意的是哪一种吗？若是选前者，那你还有相当进步空间。我经常跟客户说，不再追求极限，追求的是个稳定。而重复定位精度，正是稳定的表现，这样够用了。因为没有人肯付出代价，我更不愿头发越来越少。

一个三轴的直角坐标机械，你们可知道，它有多少的刚性误差量？有多少的非刚性误差量？刚性误差是指直线度、角偏，非刚性误差量如温升、速度变化所造成的误差。

我也经常跟客户说，若设备不讲精度、速度，那都很容易。可是一但要求精度，又要求速度，那就变得很难很难。在我们的专业第一难"高速高精" 这样的项目，请记得慎选你的合作对象。没有相当对等的能力的机械厂。这项目不要接。多数厂家会将问题责任推给你。

三轴总共有21个刚性误差量，有45个非刚性误差量，以现有量测技术，要将完强将刚性误差量测出来都有些难度，何况这些非刚性误差，这都是博士后的课题。

讲到高速高精，那你要掌控的变因就很多。首先选型就是个大问题，如你想用数控系统来做机械手的控制，可不可以做？当然可以做，但其效果有此一比 "老牛拖破车"。若用PLC，那更是缘木求鱼，速度和精度双双出局。再来你的电机要怎么选呢？当然在此步进及变频都不适合使用，唯有伺服才有机会，可是伺服有高低惯量你要选哪一种?

那为何变频与步进不适合呢？多数的人都不知其原因，我也困扰了多年，就是惯量，电机的惯量。步进电机为何经常失步？变频为何其加减速时间长？都是电机惯量大，惯量仅是个指标，而我们都错用将它当功能来用。错误的选型，已经让你跨入错误的第一步。

误差是由机械与电器之间匹配协做下的产物，那不佳的匹配是出在机械呢，还是电器呢？我们有个经验的参考值，也就是0.03mm。低于3丝多是机械造成，反之也就是电器的问题。那误差要怎么检验，这个检验才是正确？才能有改善的空间？往往你使用的仪器及方法都是不合格。

我在客户端经常只看到检单的千分表，直角规，这些只能做静态的检验。可是机台的误差，都是动态下产生，这些误差的采样都是人工，往往不同人的操作，数据就有所不同。有什么要求你的检验仪器是否足购需求？检验方法的标准化？就让大家去思考吧。

买对的检验仪器制定了标准化的检验方法，那这工艺才是有意义。这工艺视同一把尺，那这误差就有了公信力，那这场家也有了"传厂之宝"。这是经验及技术的累积，厂家透过这些数据或图形，很容易判断是哪里出问题。我见过太多的客户，出了问题，出不了机台，求神拜佛问题依旧。

那误差是怎模造成？可分成三个部分说明：

A，机械误差。机械误差多数出自传动机构，如传动间隙、传动的方式、传动的精度。如滚轮的真圆度，选用零件精度等级，材料变形，安装不良(同心度差)；

B，电器误差。控制器的控制模式，电器的延滞，表达式及程序，电机的响应及惯量----干扰；

C，量测误差。编码器的精度、安装。

机械的误差，有些事你可选择：

A，如组件的材料，像传动材料的轴心，大都是轴承钢。可是你只愿花高碳钢的钱，那使用的寿命急速下降，你怎还有精度可言？

B，如丝杆的精度等级分为好多级，你想买转铸级来取代研磨级，那你也不要期待有好的精度。

机械精度，有些事你必须去要求：

A，检验的方法；

B，合理的工件精度制定；

C，够用的检验仪器；

D，各种标准安装规范。

机械精度,有些事你必须注意;

A，请注意你车间的环境及秩序；

B，厕所请打扫干净。

电器的误差

电器的误差，我们最熟悉也最困惑大多是干扰的问题，可是干扰多数来自厂家的不规范：

A，尤其使用劣质的附属原材料，不仅无法排除问题，甚至加剧期严重性；

B，缺乏专业造成错误选型，错误使用，焉能不出问题；

C，缺乏严重安全保护(防呆)或预防的观念。

电器的误差，来自控制器的问题：

A，选型错误

A1，如双闭的位置控制，只能做最终位置的确认，却无法做自动补偿，若有接近补偿的功能但期误差过大，反而易造成系统震荡过大；

A2，如想做高速高精的项目，却选用了数控系统或PLC，如印刷机高速印刷的效果却是"鬼影重重"。

B，功能不足

B1，做多点定位(排除机械误差)，往复多次来回，发现累计误差产生，这是多数PLC缺乏浮点运算的功能造成；

B2，如A2.这是控制器指令周期不够，响应不及，造成定位长长短短。

C，错误编程，包括程序有问题，参数设定错误。

电器误差来自电机系统问题匹配：

A，机构惯量与电基惯量严重不匹配，造成电机过载，在步进则失步，在伺服则定位不准，言重则双双烧毁；

B，电机增益过强，造成机构来回震荡；

C，电机错误选型；

D，温升。