
納米位移臺的周期性誤差如何校準(zhǔn)?
納米位移臺的周期性誤差,通常指的是由導(dǎo)螺桿、絲杠等機(jī)械傳動部件固有的制造缺陷(如螺距誤差)引起的,在移動特定距離(通常為一圈)時(shí)重復(fù)出現(xiàn)的定位誤差。校準(zhǔn)這種誤差需要使用高精度的反饋傳感器進(jìn)行閉環(huán)補(bǔ)償。
以下是系統(tǒng)性校準(zhǔn)的步驟和方法:
核心原理:基于參考的閉環(huán)映射與補(bǔ)償
校準(zhǔn)的本質(zhì)是比較指令位置和實(shí)際位置,建立誤差映射表,并進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。
標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)流程
準(zhǔn)備工作
高精度參考傳感器:這是校準(zhǔn)的關(guān)鍵。需要使用比位移臺自身精度高一個(gè)數(shù)量級的傳感器,如:
激光干涉儀:提供高精度的長度基準(zhǔn)。
高精度電容傳感器或光柵尺:同樣可以作為可靠的參考。
穩(wěn)定環(huán)境:在校準(zhǔn)前,確保設(shè)備在恒溫、無振動、無氣流干擾的環(huán)境下穩(wěn)定足夠長的時(shí)間(例如24小時(shí)),以最小化環(huán)境帶來的測量誤差。
數(shù)據(jù)采集(建立誤差映射表)
將參考傳感器安裝在位移臺上,使其能夠精確測量臺面的實(shí)際位移。
通過控制器,命令位移臺以極小且均勻的步長(遠(yuǎn)小于誤差周期)在其全程內(nèi)移動。
在每一個(gè)步長處,同時(shí)記錄:
指令位置:位移臺控制器發(fā)出的位置指令。
實(shí)際位置:由參考傳感器測量到的真實(shí)位置。
這樣,您就得到了一系列數(shù)據(jù)點(diǎn),描繪出整個(gè)行程內(nèi)“指令位置”與“實(shí)際位置”之間的差異。
誤差分析與建模
將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的誤差:誤差 = 實(shí)際位置 – 指令位置。
繪制誤差曲線。對于周期性誤差,您會看到一條圍繞零值周期性波動的曲線。
控制器軟件會利用這些數(shù)據(jù),通過算法(如查表法插值或傅里葉分析擬合)生成一個(gè)誤差補(bǔ)償表。這個(gè)表告訴控制器,當(dāng)移動到某個(gè)指令位置時(shí),需要增加或減少多少位移量來進(jìn)行修正。
補(bǔ)償表上傳與驗(yàn)證
將生成的誤差補(bǔ)償表上傳或燒錄到位移臺的控制器中。
重新進(jìn)行測量驗(yàn)證:讓位移臺再次在全行程內(nèi)移動,并比較補(bǔ)償后的實(shí)際位置與指令位置。校準(zhǔn)成功的標(biāo)志是 residual error(殘余誤差)被顯著降低,達(dá)到一個(gè)可接受的水平。