【導讀】偏位問(wèn)題，是使用步進(jìn)或伺服電機的設備制造廠(chǎng)在設備裝機調試，以及設備使用過(guò)程中，所面臨的常見(jiàn)問(wèn)題之一。出現偏位可能是機械裝配不當造成，可能是控制系統與驅動(dòng)器信號不匹配，也可能是設備內電磁干擾、車(chē)間內設備互相干擾或者是設備安裝時(shí)地線(xiàn)處理不妥當等造成。
眾多應用案例中，提煉整理出最常見(jiàn)的偏位原因及對策，用以幫助設備廠(chǎng)家調試人員快速定位問(wèn)題、采取各種適宜措施提高設備抗干擾性、為設備正確接地保證正常運行。
規律性偏位
問(wèn)題一：做往復運動(dòng)，往前越偏越多（少）
可能的原因1：脈沖當量不對
問(wèn)題分析：無(wú)論是同步輪結構還是齒輪齒條結構，都存在加工精度誤差。運動(dòng)控制卡（PLC）并沒(méi)有設置準確的脈沖當量。例如上一批同步輪電機旋轉一圈設備前進(jìn)10mm，這批同步輪大一點(diǎn)電機轉一圈前進(jìn)了10.1mm，就會(huì )導致該批機器每次運行比以前的設備多走1%的距離。
解決方法：出機前用機器畫(huà)一個(gè)盡可能大幅面的正方形，然后用尺去量實(shí)際尺寸，對比實(shí)際尺寸和控制卡設置尺寸之間的比例，然后將其加入控制卡運算，反復進(jìn)行三次之后就會(huì )得到一個(gè)比較準確的值。
可能原因2：脈沖指令的觸發(fā)沿與方向指令的電平變換時(shí)序沖突
問(wèn)題分析：驅動(dòng)器要求上位機發(fā)出的脈沖指令的沿與方向指令電平變換有一定時(shí)序要求。而部分PLC或運動(dòng)控制卡編程時(shí)沒(méi)滿(mǎn)足這種要求（或者其自身的規則不符合驅動(dòng)器的要求），導致脈沖和方向時(shí)序并不能滿(mǎn)足要求而偏位。
解決方法：控制卡（PLC）軟件工程師將方向信號提前?；蛘唑寗?dòng)器應用技術(shù)人員更改脈沖沿計數方式。
問(wèn)題二：運動(dòng)過(guò)程中電機在固定點(diǎn)抖動(dòng)，過(guò)該點(diǎn)后能正常運行，但少走一段距離
可能的原因：機械裝配問(wèn)題
原因分析：機械結構在某個(gè)點(diǎn)阻力較大。由于機械安裝的平行度、垂直度或設計不合理的原因導致設備在某個(gè)點(diǎn)阻力較大，步進(jìn)電機的力矩變化規律是速度越快力矩越小，很容易在高速段卡死，速度降下來(lái)卻能走過(guò)去。
解決方法：
檢查機械結構出現卡死的原因，是該處摩擦阻力大還是滑軌裝得不平行等。
步進(jìn)電機力矩不夠。由于終端客戶(hù)出現提速或者加大負載的要求，導致原本能滿(mǎn)足要求的電機在高速力矩不夠，從而發(fā)生高速段堵轉的現象。解決方法可以通過(guò)驅動(dòng)器設置更大輸出電流或者在驅動(dòng)器允許電壓范圍內提高供電電壓，或更換更大轉矩的電機。
問(wèn)題3：電機往復運動(dòng)來(lái)回均沒(méi)走到位且偏移量固定
可能的原因：皮帶間隙
原因分析：皮帶與同步輪之間存在反向間隙導致，往回走會(huì )存在一定量的空程。
解決方法：如運動(dòng)控制卡具有皮帶反向間隙補償功能，可利用之；或者繃緊皮帶。
問(wèn)題4：切繪軌跡不重合
可能的原因1：慣量過(guò)大
原因分析：平板切繪機噴墨過(guò)程由光柵控制，掃描式運動(dòng)，切割時(shí)走插補運動(dòng)，兩者軌跡不重合是因為，類(lèi)似設備X軸小車(chē)慣量較小且由光柵定位，噴繪位置準確，而Y軸龍門(mén)結構慣量較大，電機響應性差，插補運動(dòng)時(shí)Y軸跟隨性不好導致軌跡部分偏位。
解決方式：增加Y軸減速比，使用陷波功能提高伺服驅動(dòng)器剛性以解決該問(wèn)題。
可能的原因2：刀和噴頭重合度沒(méi)調好
原因分析：因為切繪機刀和噴頭都裝在X軸小車(chē)上但是兩者有坐標差，切繪機上位機軟件能調整這個(gè)坐標差做到刀和噴頭軌跡重合，如果沒(méi)調好，切繪軌跡會(huì )整體分離。
解決方法：修改刀和噴頭位置補償參數。
問(wèn)題5：畫(huà)圓成橢圓
可能的原因：XY軸平臺兩軸不垂直
原因分析：XY軸結構，圖形偏位例如畫(huà)圓成橢圓，正方形偏位成平行四邊形。龍門(mén)結構X軸與Y軸不垂直時(shí)會(huì )導致該問(wèn)題。
解決方法：調節龍門(mén)架X軸與Y軸垂直度可以解決該問(wèn)題。
非規律性偏位
問(wèn)題：運行過(guò)程中不定期出現偏位，偏位具有偶然性，偏位多少不確定
可能的原因1:干擾原因導致電機偏位
原因分析：非周期性偏位大部分因為干擾導致，少部分因為運動(dòng)控制卡發(fā)出的窄脈沖或者機械結構松動(dòng)引起。
解決方法：如果干擾出現的比較頻繁，則可以利用示波器監控脈沖頻率確定干擾發(fā)生的時(shí)間進(jìn)而確定干擾源，移除或者使脈沖信號遠離干擾源能解決部分干擾。如果干擾出現的比較偶然，或者難以確定干擾源位置或電氣柜已固定難以移動(dòng)，則可以考慮采用以下措施來(lái)解決問(wèn)題：
① 驅動(dòng)器接地
② 脈沖線(xiàn)更換雙絞屏蔽線(xiàn)
③ 脈沖正負端并聯(lián)103陶瓷電容濾波（脈沖頻率小于54kHz）
④ 脈沖信號套磁環(huán)
⑤ 驅動(dòng)器和控制器電源前端增加濾波器
備注：常見(jiàn)的干擾源包括變壓器、線(xiàn)圈式繼電器、變頻器、電磁閥、高壓電線(xiàn)等。規劃電氣柜的時(shí)候應避免信號線(xiàn)靠近這些干擾源，信號線(xiàn)與高壓供電線(xiàn)宜分不同線(xiàn)槽布線(xiàn)。
可能的原因2：脈沖串出現窄脈沖
原因分析：客戶(hù)運動(dòng)控制卡發(fā)送脈沖串占空比較小或過(guò)大，出現窄脈沖，驅動(dòng)器識別不了，導致偏位。
解決方法：查找控制器出現這種問(wèn)題的原因，是脈沖接口問(wèn)題，還是軟件算法問(wèn)題
可能的原因3：機械結構松動(dòng)
原因分析：連軸器、同步輪、減速機等用頂絲固定或螺絲夾緊的連接件在快速沖擊場(chǎng)合運行一段時(shí)間可能出現松動(dòng)，導致偏位。用鍵和鍵槽配合固定的同步輪則注意鍵和鍵槽之間是否存在間隙，齒輪齒條結構則注意兩者之間的配合間隙。
解決方法：關(guān)鍵部分、受力大的結構螺絲一定用彈墊、而且螺絲或頂絲宜涂覆螺絲膠。電機軸與聯(lián)軸器盡量用鍵槽連接。
可能的原因4：濾波電容過(guò)大
原因分析：濾波電容過(guò)大，普通RC濾波器截止頻率是1/2πRC，電容越大截止頻率越小，一般驅動(dòng)器脈沖端電阻為270歐姆，103陶瓷電容構成的RC濾波電路截止頻率為54khz，頻率高于此會(huì )因為幅值衰減過(guò)大而導致部分有效信號無(wú)法被驅動(dòng)器正確檢測到，最終導致偏位。
解決方法：加濾波電容時(shí)需要核算脈沖頻率、一定要保證最大通過(guò)脈沖頻率滿(mǎn)足要求。
可能的原因5：PLC或者運動(dòng)控制卡最大脈沖頻率不夠高
原因分析：一般PLC允許輸出最大脈沖頻率為100kHz，運動(dòng)控制卡根據其發(fā)脈沖芯片不一樣差異較大，特別是普通單片機開(kāi)發(fā)的運動(dòng)控制卡可能會(huì )因為脈沖頻率不夠高導致偏位。
解決方法：假如上位機最大脈沖頻率有限，為了保證速度，可以適當降低驅動(dòng)器細分，以保證電機轉。
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