모터로 매우 정확하고 정밀한 회전을 달성하는 방법

가벼운 다이얼 (<5g, 매우 낮은 토크 요구 사항, 상당히 느리게)을 회전시켜야하지만 0.03 도의 매우 정확하고 정밀한 단계를 수행해야하는 실험을 진행하고 있습니다.

이와 같은 것 (여기에서 직접 구동으로 표시되지만 아래에서 더 설명하는 다른 옵션에 열려 있습니다) :

다음 중 목표를 달성 할 가능성이 가장 높은 모터 설정 / 접근 방법은 무엇입니까?

1. 전형적인 스테퍼 모터 (예 : 1.8도 스텝)이며 아마도 128 마이크로 스테핑을 사용합니까? 그러나이 기사 에서는 마이크로 스테핑이 해상도 만 달성하고 정확도는 달성하지 못한다고 명시하고 있습니다.

2. 이 예 와 같이 유성 기어 박스 (51 : 1 비율)를 가진 스테퍼 또는 너무 많은 백래시가 발생합니까?

3. 브러시리스 DC 모터와 AS5048 (14 비트 분해능)과 같은 마그네틱 로터리 엔코더가 있고 원하는 위치를 달성하기 위해 자체 PID 루프를 작성합니까?

4. 스테퍼는 마그네틱 로터리 엔코더와 결합하여 진정한 방향을 추적하고 결과적으로 기어 케이스의 백래시 (접근 # 2) 또는 마이크로 스테핑 케이스의 누락 된 스텝 (접근 # 1)을 수정하기위한 피드백으로 사용합니까?

5. 아니면 다른 접근법?

참고 : 편안 0.03도 목표를 달성하지만, 이러한이 수 산업용 등급의 서보 존재 내가 읽고 방법 내가 미세 조정과 학습의 비용으로 덜 비싼 솔루션을 기대했다, 그래서 내 예산의 아웃.

몇 가지 조언을 드리겠습니다. 그러나 가장 먼저해야 할 일은 자신의 능력을 넘어서는 무언가를 시도하고 있다는 것입니다. .03도 (1/2 밀리 라 또는 2 분의 아크)에는 많은주의가 필요하며 아마도 좋은 기계 공장에 접근해야합니다.

순서대로 :

1) 당신은 마이크로 스테핑 소리가 나는 것이 맞습니다. 단순히 원하는 정확도를 제공하지 않습니다. 이 기사는 매우 정확합니다.

2) 기어 박스가있는 스테퍼가 잘 작동합니다. 그러나 고정밀 기어 박스가 필요하며 저렴하지 않습니다. 저 토크, 저속, 고정밀 요구 사항을 염두에두고 만들어진 기어 박스를 찾는 것은 어려울 것입니다. 정확한 사용을 지정하지는 않았지만 작동 중에 모션 반전이 필요하지 않으면 백래시 요구 사항이 거의 사라집니다. wini_i가 대답했듯이 웜 기어는 잘 작동하지만 기어를 장착하려면 상당한 정밀도가 필요합니다.

3) 엔코더 장착 모터가 가능하지만 몇 가지 문제점이 있습니다. 가장 큰 것은 시스템 요구 사항의 해상도가 최소 두 배인 인코더가 필요하다는 것입니다. 디지털 엔코더의 어려움은 모터 토크로 인해 샤프트가 드리프트되기 시작하면 엔코더가 스텝을 만들 때까지 샤프트를 알 수 없다는 것입니다. 그런 다음 역 스텝 등이 될 때까지 다른 방향으로 표류 할 수 있습니다. 결과적으로 이러한 엔코더로 안정적인 포지셔닝 시스템을 만드는 것은 매우 어려우며 간단한 PID 컨트롤러로는 적합하지 않습니다. 또한 AS5048과 같은 장치에서 자체 인코더를 롤링하려고하면 웹 사이트에 언급되지 않은 많은 문제가 있습니다. 이 중 가장 중요한 것은 샤프트 중심에 대해 감지 영역의 중심을 정확하게 배치해야한다는 것입니다. 해상도가 높을수록

4) 엔코더가있는 스테퍼는 양호하게 들리지만 일부 기계적 오류는 보상 할 수 없습니다. 특히 백래시 문제에 도움이되지 않습니다. 이러한 시스템의 가장 가능성있는 결과는 두 개의 기계식 샤프트 위치 사이를 지속적으로 찾아내는 것입니다. 마이크로 스테핑 오차에 대한 보상은 (어쩌면) 가능하지만 베어링 마찰과 스티칭은 기어 백래시와 같은 결과를 현저하게 줄 수 있습니다.

5) 기타? 아마도 요 아마도 시스템이 실제로 단계를 밟을 필요는 없습니다. 매우 느리고 정확하게 회전하면 어떨까요? 이 경우 위치 루프가 필요하지 않고 증분 형 엔코더 (병렬 엔코더보다 저렴)에서 파생 된 속도의 속도 루프가 필요합니다. 원칙적으로 모터 샤프트에 직접 장착 된 다이얼을 사용할 수 있지만 관성이 베어링 불규칙성 또는 모터 글리치와 같은 교란을 보상하는 상당히 큰 다이얼을 만들 수 있습니다.

그러나 기어 스테퍼를 고수합시다. 나는 당신의 최선의 방법은 타이밍 벨트 / 타이밍 기어 설정이라는 Daniel과 동의하는 것입니다. 몇 가지주의 사항이 있습니다. 가능한 한 타이밍 벨트 기어 피치, 바람직하게는 MXL 시리즈를 원할 것입니다. .03도 분해능은 회 전당 12,000 단계를 제공하므로 1.8도 스테퍼를 사용하여 60 : 1 감소가 필요합니다. 이것은 문제입니다. 모터 풀리에 10 개의 톱니가있는 경우 다이얼에 600 개의 톱니 풀리가 필요하며 그 중 하나를 찾지 못할 것입니다. 두 가지 방법 중 하나를 시도해야합니다. 2 단계 축소를 사용하거나 x8 미세 단계와 7.5 : 1 축소를 시도하십시오. x8 마이크로 스텝은 (공칭 적으로) 정상의 12.5 %의 모터 단계를 제공하며, 모터의 정확도가 5 %이면 괜찮습니다. 당신' 또한 시스템의 유격을 줄이려면 벨트 장력을 일정하게 유지하기 위해 고통을 겪어야합니다. 좋은 기계 공장이 들어오는 모터와 다이얼에 견고하게 장착해야합니다. 다이얼에 부착 된 것에 따라 다이얼을 샤프트의 중심에 완벽하게 위치시키는 것도 중요합니다. 부하 토크가 매우 낮다는 사실은 큰 도움이 될 것입니다.

웜 기어 드라이브는 원하는 것을 돌볼 수 있습니다. 기어 크기를 선택하면 분해능을 제어 할 수 있고 기어 메쉬를 제어하여 정확도를 보장 할 수 있습니다. 최상의 결과를 위해 웜을 직접 구동하고 필요한 해상도를 제공하는 인코더를 추가하십시오.

고조파 드라이브는 종종 백래시가 없다고 말합니다.

https://ko.wikipedia.org/wiki/Harmonic_drive

가장 간단한 방법은 스테퍼를 사용하여 벨트 구동 장치를 사용하는 것입니다. 벨트에는 약간의 스프링이 있지만 백래쉬는 거의 없습니다.

다음과 같이 편집하십시오.