二維補償技術，精準定位的關鍵

在運動控制中，精度(Accuracy)也稱絕對精度，是指在特定維度下到達指令位置的準確性。通常需要測量全行程內多點的誤差，統(tǒng)計上使用P-V、P-P或3σ統(tǒng)計方式作為考量。

01、絕對精度和重復精度

提高絕對精度是一項十分困難且成本高昂的工作，但提高重復定位精度，并在控制器層面進行合理應用，是一種高效且常見的方法。

絕對精度和重復精度

二維精度通常指運動平臺在X軸和Y軸兩個坐標系中的準確性和穩(wěn)定性。它取決于運動平臺自身的機械性能、反饋系統(tǒng)和驅動系統(tǒng)。要測量二維絕對精度數(shù)據(jù)，需要使用更可靠的二維量測方法。盡管驅控系統(tǒng)可以提供直觀的二維反饋數(shù)據(jù)，但反饋數(shù)據(jù)和精度是兩個不同的概念。

下圖用X和Y坐標軸的偏差來表示二維精度：

二維誤差

02、二維誤差的來源

組成X軸和Y軸各自定位誤差(重復定位精度)是二維精度最容易理解的來源。然而，二維精度的產生遠大于此。X軸和Y軸的垂直性對二維誤差的大小上起著至關重要的作用;同時，X軸和Y軸的直線度也會影響到垂直軸的定位精度;每個軸的偏擺、俯仰、翻滾誤差不僅影響定位，還會帶來阿貝誤差，進而影響最終的定位精度。為了簡化從兩個一維軸性能到二維誤差的推導過程，我們需要應用困難的理論公式。

二維誤差部分來源分析

若要實現(xiàn)良好的定位，一種方式是采用精度更高的位置反饋進行位置閉環(huán)運算，但這種方式成本高且難度極大;另一種相對經(jīng)濟可行的方式是使用精確的測量方法來測試可重復的二維誤差，并在運動控制器中進行實時位置補償。

03、二維補償

二維補償?shù)尿尶胤桨?，運動控制器的二維補償方案得到了實際驗證。

第二代補償方式操作簡便、穩(wěn)定可靠，并且通過一次差值的方式在中間位置基本滿足了大多數(shù)二維補償?shù)膽眯枨蟆?/p>

二維補償程序前段

二維補償程序后段

04、二維誤差標定

對于二維誤差的標定，核心是使用二維精度更高的反饋或樣品進行坐標標定。使用二維編碼器反饋是一種成本相對較高的方案，其核心是高精度的二維光柵，且大面型的反饋也很難找到。除了機床應用外，HEIDEHAIN提供的KGM平面光柵系統(tǒng)也可用于精密平臺誤差標定。

平面光柵

另外，通過使用其他高精度標定板并結合相機，也可以實現(xiàn)誤差值的標定。根據(jù)標定點數(shù)量不同，標定出二維點陣的位置誤差，并寫入補償表中，從而實現(xiàn)動態(tài)補償。

標定板標定二維精度