自控天車定位精度的研究與實(shí)現(xiàn)

李杰

摘要：提高自控天車定位精度能夠更好的滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要，本文從誤差源入手分析引起自控天車定位精度的原因及其定位精度的實(shí)現(xiàn)，詳盡闡述了自控天車定位精度的實(shí)現(xiàn)方法，從補(bǔ)償軌道的直線度誤差、避免或減小編程誤差、補(bǔ)償載荷誤差和解決打滑誤差等方面進(jìn)行了深入的研究。

關(guān)鍵詞：自控天車；定位精度；誤差

1.序言

自控天車是現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中必不可少的主體設(shè)備，它在提高工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)效率和實(shí)現(xiàn)由人力無(wú)法進(jìn)行完成的工作方面發(fā)揮著重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和社會(huì)化大生產(chǎn)需要，人們對(duì)自控天車的使用功能和運(yùn)行性能提出了越來(lái)越高要求，尤其是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)。自控天車的定位精度主要取決于自身特性、天車外圍系統(tǒng)和本身的控制系統(tǒng)的影響，通過(guò)解決自控天車誤差源的方法提高其定位精度是一個(gè)關(guān)鍵性的技術(shù)，在自動(dòng)生產(chǎn)線中自控天車的定位問(wèn)題至關(guān)重要，它關(guān)系著自動(dòng)生產(chǎn)線的每道工序是否能夠正常順利運(yùn)行；如果自控天車定位精度不準(zhǔn)確，不能按照所要求的指定位置吊起或放下其負(fù)載的工業(yè)產(chǎn)品，輕則使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行下去重則造成生產(chǎn)人身事故的發(fā)生，甚至威脅到人的生命安全。

2.自控天車定位精度的實(shí)現(xiàn)方法

影響自控天車定位精度主要是因?yàn)槠湎到y(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在著諸多的誤差所致，在該系統(tǒng)中自控天車按照其自身既定的工藝程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，只在處理槽（即天車停靠點(diǎn)）所要求的特定位置來(lái)停靠，且每個(gè)處理槽的寬度長(zhǎng)度深度和放置待處理產(chǎn)品的位置都是固定的，因此要求天車必須能夠準(zhǔn)確按照所指定的位置進(jìn)行運(yùn)行才能使生產(chǎn)正常進(jìn)行下去。

2.1.補(bǔ)償軌道的直線度誤差

自控天車系統(tǒng)軌道的直線度誤差是指其運(yùn)行軌道發(fā)生偏離，與理想直線形成的偏差。產(chǎn)生直線度誤差的原因有三個(gè)方面：一是由于自控天車系統(tǒng)軌道自身的直線度誤差所致；二是自控天車系統(tǒng)軌道鋪設(shè)時(shí)兩根軌道連接處所造成的直線度誤差；三是自控天車系統(tǒng)軌道鋪設(shè)時(shí)兩條軌道自身的不平行所產(chǎn)生的誤差。而軌道是固定的且其安裝后由其所致天車的行程誤差也是相對(duì)固定不變的；因此只要能夠測(cè)得自控天車系統(tǒng)軌道直線度誤差的具體數(shù)值，那么就在自控天車運(yùn)行的過(guò)程中在特定時(shí)間做出相應(yīng)的補(bǔ)償即可彌補(bǔ)自控天車系統(tǒng)軌道的直線度誤差。為了補(bǔ)償自控天車系統(tǒng)軌道直線度誤差，需要通過(guò)測(cè)量大量的誤差數(shù)據(jù)值，測(cè)出各個(gè)自控天車處理槽的實(shí)際軌道長(zhǎng)度，同時(shí)記錄自控天車在運(yùn)行時(shí)每段行程誤差數(shù)據(jù)制成誤差補(bǔ)償表來(lái)解決誤差補(bǔ)償問(wèn)題。

2.2.避免或減小編程誤差

自控天車運(yùn)行時(shí)其控制系統(tǒng)根據(jù)自身既定的數(shù)學(xué)模型來(lái)計(jì)算天車相應(yīng)產(chǎn)生的加速度、加速時(shí)間、減速度、和減速時(shí)間等，再將運(yùn)行控制指令發(fā)送給自控天車伺服系統(tǒng)。在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生三種誤差，一是構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行存在一定的近似而使計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生的建模誤差；此種誤差如果將數(shù)學(xué)模型選擇得當(dāng)可以縮小。二是由于計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理能力產(chǎn)生的計(jì)算誤差；減小此種誤差需要控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)人員提高計(jì)算機(jī)的性能，比如將實(shí)數(shù)多定義為double 或 long double 的類型進(jìn)行運(yùn)行，盡量不用或少用float類型的實(shí)數(shù)以提高自控天車控制系統(tǒng)的計(jì)算精度，三是每次計(jì)算都要進(jìn)行舍入，雖然單次舍入對(duì)自控天車行走控制系統(tǒng)沒(méi)有影響，但是多次舍入就帶來(lái)了累積誤差，要減小此種誤差就要求程序設(shè)計(jì)人員能夠了解計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)計(jì)算累計(jì)方式方可解決。總之在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中只要不斷尋找方法就能夠避免或減小編程誤差。

2.3.補(bǔ)償載荷誤差

自控天車不管是在空載運(yùn)行還是在滿載運(yùn)行時(shí)都會(huì)與軌道之間發(fā)生摩擦力，此必然帶來(lái)其載荷誤差。當(dāng)自控天車在空載和滿載這兩種不同狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)就會(huì)因?yàn)椴煌妮d荷而產(chǎn)生相應(yīng)的行程誤差，在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程在自控天車滿載重量大都相同，也可以說(shuō)自控天車大多數(shù)時(shí)間是在空載和滿載兩種狀態(tài)下運(yùn)行的。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)自動(dòng)天車運(yùn)行測(cè)得的大量數(shù)據(jù)顯示，其空載運(yùn)行時(shí)每走10.000m自控天車實(shí)際行走的距離數(shù)值和理論數(shù)值基本相同，而自控天車滿載運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行距離比實(shí)際距離要少一些，即自控天車滿載每運(yùn)行 10.000 m比實(shí)際距離少了0.15 cm。所測(cè)得的這個(gè)誤差數(shù)值結(jié)論就可以在對(duì)滿載天車進(jìn)行相應(yīng)的誤差補(bǔ)償以實(shí)現(xiàn)其按照理想距離行走。

2.4.解決打滑誤差

自控天車在工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中與軌道之間發(fā)生打滑現(xiàn)象，此種情況下說(shuō)明天車的理想運(yùn)行狀況非常不好，但是自控天車行走控制系統(tǒng)還是按照其理想狀況行走進(jìn)行控制，在此種情況下所產(chǎn)生的誤差稱之為打滑誤差。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)打滑誤差是系統(tǒng)自身所致其實(shí)是一種偶然誤差，但此種偶然誤差在天車工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生，是很難建立其相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行誤差彌補(bǔ)；但是為了解決打滑問(wèn)題就必須在自控天車系統(tǒng)上增加相對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備，在自控天車系統(tǒng)軌道上鋪設(shè)一條皮帶且與一個(gè)皮帶齒吻合的齒輪捏合在一起再加裝上編碼器，然后用一個(gè)固定片通過(guò)編碼器和齒輪中心點(diǎn)和天車實(shí)現(xiàn)鏈接。在天車運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)固定片帶動(dòng)齒輪在皮帶上運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)編碼器工作，并將產(chǎn)生的相應(yīng)脈沖傳送給自控天車控制系統(tǒng)，最終解決自控天車打滑誤差的產(chǎn)生。

3.結(jié)論

在分析引起自控天車定位精度的誤差原因基礎(chǔ)上，尋找相應(yīng)的各種方法措施以提高自控天車的定位精度，從而滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需要的要求和達(dá)到理想的效果；同時(shí)提高自控天車的定位精度就要從系統(tǒng)自身的設(shè)計(jì)精度出發(fā)或者將此兩種技術(shù)相結(jié)合提高系統(tǒng)精度來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著科技的發(fā)展，自控天車定位精度將越來(lái)越高，為我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。

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