【摘要】本文以臺達20PM系統為例，簡單介紹數控系統20PM間隙誤差補償的方法。

【Abstract】Take Delta 20PM system as an example, this paper mainly introduces the clearance error compensation methods of CNC system 20PM.

【關鍵字】間隙補償功能；定位精度；運動控制 

【Keywords】clearance compensation function; positioning accuracy; motor control

由于機械電子技術的飛速發展，數控機床作為一種高精度、高效率、穩定性強的自動化加工裝備，已經成為機械行業必不可少的現代化技術裝置。數控機床的定位精度是影響其高精度性能的一個重要方面，因而也是數控機床驗收時的一個重要項目。利用數控系統的間隙補償功能進行調整，可以大大提高數控機床的定位精度，而電氣控制系統不同，其定位精度的補償方法也不盡相同。

臺達DVP-20PM是一款專用運動控制型PLC，采用高速雙CPU結構形式，利用獨立CPU處理運動控制算法，可以很好地實現各種運動軌跡控制、邏輯動作控制，直線/圓弧插補控制等。

圖1 運動控制器DVP-20PM00D

1  間隙檢測

一般機床在出廠前都有各項性能指標的測定過程，如利用激光干涉儀測定出相關參數。當然也可以通過百分表、千分表或者扭簧表等簡易設備進行現場測試，定出反向間隙的參考值。簡單地測試是否存在反向間隙的方法：從起點 A 開始，沿虛線空程運動到B 點，然后以B 點為起點切割一個整圓，如果B 點處存在封口不重合，可判斷X 軸機械傳動存在反向間隙。用20PM編寫一個測試程序如圖2和圖3。

啟動運動程序OX1，OX1里編寫兩個指令，一個正向行走，然后畫個整圓。

圖2 測試程序

圖3 測試程序

下面是用軟件監控，反映實際走的圖形，反映的是坐標位置。從A點出發，到B點，然后從B點走個整圓到C點，在X軸沒有間隙的情況下，實際機械加工B點與C點完全重合，有間隙的情況下，會出現不能封口的現象。

圖4 軟件監控界面

在上面的測試中,初始狀態X軸間隙為0。中間X軸僅僅反向一次，所以能夠反映實際間隙。同樣的運動對于Y軸，則反映不出間隙。

反向間隙是從正向到反向或者由反向到正向的換向過程產生的，無論正向反向還是反向正向，對間隙的影響是相當的。對于剛才這個測試初始狀態Y軸間隙為0，中間運動過程Y軸反向二次，在兩次過程中其正向到反向間隙和反向到正向間隙抵消，所以即使曲線閉合，也不能說明沒有誤差，只不過誤差反映在整個形狀。

如果需要測試Y軸誤差，同樣可設置一個程序，讓在初始狀態歸完原點的情況下，Y軸正向直走一距離，然后劃一整圓。程序如圖5。

圖5 測試Y軸誤差程序

圖6 坐標值顯示界面

2   20PM間隙補償實現方法

2.1通過特定寄存器設置間隙補償值

X軸D1817，Y軸D1897，Z軸D2077。

需要注意的是這里的補償值是以脈沖為單位，且為單字。最大補償為+/-30000個脈沖。補償原理是：各軸在歸完原點后處于初始狀態。20PM內部會檢測任意一次換向，20PM內部會在換向之后，先行走補償脈沖，然后按目標值執行。但是需要注意的是這個補償值，在觀察當前坐標位置D1848，D1928，D2008里體現不了。可以通過觀察伺服，或步進驅動實際接受脈沖來觀察換向補償的位置，或者把輸出接到高速計數觀察。

2.2通過特殊指令實現補償功能

表1 特殊指令

通過MOVC指令補償間隙的好處是應用比較靈活，可在程序里任意位置插入直線補償。缺點是換向時需要自己判斷寫入。CNTC圓弧的圓心補償，可針對實際測出誤差，直接修改相應參數，還可以在有些刀具磨損應用中起作用，下面通過程序介紹應用指令實現直線補償及圓弧圓心補償的方法。圖7中程序實現了正向補償，反向不補償的功能。

圖7 正向補償，反向不補償程序

圖8圓心補償程序

圖8中程序實現了對圓心的補償功能。其運行軌跡示意圖如圖9，圓（1）為未補償前所畫的圓弧圓（2）為補償X軸所畫出來的圓弧，圓（3）為補償Y軸所畫出來的圓弧，圓（4）為補償X，Y軸所畫出的圓弧。

圖9 運行軌跡示意圖

3  結束語

20PM的間隙補償、圓弧圓心補償功能滿足了客戶對于磨床等精密系統應用的要求。

作者簡介：

余強，男，出生于1969 年 12 月，畢業于安徽機電學院電氣工程系工業自動化專業，曾就職于信息產業部第八研究所和科大創新股份有限公司自動化分公司工程部，現就職于中達電通股份有限股份有限公司PLC產品開發處，主要專注于PLC在自動化的高端運用，包括各類機械設備的精密運動控制及工程項目的過程控制的研究與市場開發。