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步進(jìn)驅(qū)動(dòng)為什么要采用外置光柵尺？
步進(jìn)驅(qū)動(dòng)外置光柵尺相較于伺服驅(qū)動(dòng)調(diào)試簡(jiǎn)便、成本低，廣泛應(yīng)用于低速高扭矩、負(fù)載波動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)平臺(tái)高精度末端定位、成本預(yù)算敏感的工業(yè)控制場(chǎng)景，如自動(dòng)化設(shè)備、精密加工、機(jī)器人控制、計(jì)量?jī)x器等。
（步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)原理示意圖）
傳統(tǒng)步進(jìn)系統(tǒng)采用開環(huán)控制，脈沖指令與傳動(dòng)平臺(tái)末端位移的最終位置可能并非是目標(biāo)位置，易受傳動(dòng)鏈誤差及負(fù)載擾動(dòng)影響而產(chǎn)生定位偏差。通過外置光柵尺后，可直接反饋負(fù)載的實(shí)際位移，控制器基于位置誤差實(shí)時(shí)修正脈沖輸出，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)末端的全閉環(huán)高精度運(yùn)動(dòng)控制。
（步進(jìn)電機(jī)全閉環(huán)控制系統(tǒng)原理示意圖）
正運(yùn)動(dòng)12軸步進(jìn)控制的光柵尺全閉環(huán)解決方案：ZMC412CL
為了解決這些問題，正運(yùn)動(dòng)推出12軸脈沖型網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制器ZMC412CL，支持多軸位置反饋閉環(huán)控制，并在運(yùn)動(dòng)過程中基于反饋誤差對(duì)脈沖指令進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，從而降低末端位置誤差與失步風(fēng)險(xiǎn)。
控制器采用FPGA實(shí)現(xiàn)底層運(yùn)動(dòng)控制與反饋信號(hào)高速采集處理，并提供統(tǒng)一API開發(fā)函數(shù)庫(kù)，用戶可進(jìn)行二次開發(fā)快速構(gòu)建閉環(huán)控制應(yīng)用。方案在保留步進(jìn)控制系統(tǒng)低成本、易集成、易調(diào)試優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，并將末端精度與系統(tǒng)可靠性提升至趨于脈沖伺服控制系統(tǒng)的應(yīng)用水平。
步進(jìn)電機(jī)的外置光柵尺全閉環(huán)解決方案
ZMC4系列高效的網(wǎng)口讀寫，PCIe/PCI系列卡可共享內(nèi)存接口（MotionRT750系列產(chǎn)品共享內(nèi)存的批量讀寫1-3us）；
內(nèi)置反向間隙補(bǔ)償，雙向螺距補(bǔ)償，2D平面補(bǔ)償；
開放的PT/PVT接口客戶可自定義加減速算法的二次編程；
支持正、負(fù)、零限位的硬限位設(shè)置和正負(fù)限位的軟限位設(shè)置；
控制器位置比較輸出最高精度可以精確到1個(gè)脈沖；
BissC編碼器的脈沖控制的全閉環(huán)；
ABZ差分編碼器的脈沖控制的全閉環(huán)。
通過RTSys示波器對(duì)比開環(huán)控制與全閉環(huán)控制效果
開環(huán)控制
閉環(huán)控制
測(cè)試發(fā)現(xiàn)：步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的閉環(huán)控制，運(yùn)動(dòng)過程中隨動(dòng)誤差（規(guī)劃位置和光柵尺反饋位置的差值）除了啟動(dòng)和停止以外大部分保持在0個(gè)脈沖當(dāng)量左右，相比較開環(huán)控制有較大的提升，當(dāng)運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)光柵尺的反饋位置和指令規(guī)劃位置也是相等的。
總結(jié)：在相同速度/加速度與負(fù)載條件下，運(yùn)動(dòng)開始階段，兩種方案均有振蕩。開環(huán)控制方案在運(yùn)動(dòng)階段峰值誤差更大、振蕩衰減過程更長(zhǎng)，表明末端誤差受傳動(dòng)鏈與機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)影響更明顯。
引入光柵尺全閉環(huán)后，系統(tǒng)以負(fù)載真實(shí)位移為反饋量，隨動(dòng)誤差峰值降低且誤差收斂更快、穩(wěn)定時(shí)間更短。結(jié)果說明全閉環(huán)可有效抑制傳動(dòng)誤差、間隙與擾動(dòng)引起的末端偏差。
ZMC412CL脈沖型網(wǎng)絡(luò)控制器硬件信息
本身支持12軸，最多可擴(kuò)展至32軸。
24路通用數(shù)字量輸入，8路高速鎖存，12路通用數(shù)字量輸出，2路PWM輸出和4路PSO硬件比較輸出。
支持2路模擬量輸出DA。
支持RS232、RS485、CAN總線以及EtherNET網(wǎng)口等通訊接口。
以太網(wǎng)接口，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線或系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制、集散控制。
兼容步進(jìn)、馬達(dá)、伺服等常見電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺旋插補(bǔ)等平面和空間軌跡控制要求。
支持開環(huán)、半閉環(huán)與全閉環(huán)控制下的相對(duì)/絕對(duì)運(yùn)動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、用戶坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)及多軸聯(lián)動(dòng)等功能。
集成ABZ增量式與SSI/BissC絕對(duì)式編碼器反饋接口，支持步進(jìn)半閉環(huán)/全閉環(huán)控制，同時(shí)支持雙反饋（電機(jī)端編碼器 + 光柵尺）閉環(huán)控制。
可通過RTSys IDE開發(fā)環(huán)境的API接口使用各種環(huán)境與上位機(jī)語言進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目代碼的編程、測(cè)試、調(diào)試與配置。
（純國(guó)產(chǎn)IDE開發(fā)環(huán)境RTSys）
（可調(diào)用統(tǒng)一API函數(shù)庫(kù)進(jìn)行開發(fā)）
正運(yùn)動(dòng)技術(shù)專注于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究和通用運(yùn)動(dòng)控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。正運(yùn)動(dòng)技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的同時(shí)，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國(guó)內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國(guó)內(nèi)少有、完整掌握運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)和實(shí)時(shí)工控軟件平臺(tái)技術(shù)的企業(yè)。主要業(yè)務(wù)有：運(yùn)動(dòng)控制卡_運(yùn)動(dòng)控制器_EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡_EtherCAT控制器_運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)_視覺控制器__運(yùn)動(dòng)控制PLC_運(yùn)動(dòng)控制_機(jī)器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運(yùn)動(dòng)控制卡等等。
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