Page 40 - 理化检验-物理分册2025年第二期

廖智帅：激光切割机切割平台重复定位精度提高方法

对改造前平台移动的累积误差进行测量，结果 表1 改造前平台移动的累积误差测量结果
如表1所示。仅5 d时间，平台移动的累积误差已经 伺服驱动行走 平台实际行走
测量时间/d 误差/mm
达到23.3 mm。因为钢丝绳的传动不断产生累积误 距离/mm 距离/mm
差，使得切割平台的重复定位精度越来越差，而现有 1 300 301.3 1.3
的控制系统又无法消除累积误差，因此通常只能调 2 300 303.9 3.9
节皮带的涨紧轮，通过调试机械原点的方式，将重复 3 300 306.5 6.5
定位精度缩小至不大于1 mm，否则就会导致平台模 4 300 311.7 11.7
板被激光破坏。机械原点的调试方式需要耗费2 h， 5 300 323.3 23.3
严重影响设备的运行时间。
差，提高激光切割机的运行效率，同时缩短点检员的
3 改造后的伺服控制方式 检修时间，需要对现有的控制方式进行升级改造，在

3.1 优化伺服电机位置反馈闭环控制方式 原有的外闭环内部加一个内闭环，增加位置闭环控
为了自动消除钢丝绳在传动中产生的累积误 制 ，减小钢丝绳传动产生误差（见图5）。
[4]

图 5 改造后的控制方式原理示意
在原有闭环控制方式的基础上增加两个反馈量 3.2 改造前后的效果对比
作为偏差计数。当原点传感器检测到切割平台回到 改造后平台移动的累积误差测量结果如表2所
原点时，传感器直接将“0脉冲”信号反馈给伺服控制 示。由表2可知：切割平台产生的累积最大误差为
器，同时伺服电机的编码器也反馈“当前位置脉冲” 0.8 mm，累积最小误差为0.3 mm。改造前，运行5 d
给伺服控制器。伺服控制器的偏差计数器对两个脉 产生的累积误差为1.3~23.3 mm，改造后，累积误差
[5]
冲进行偏差计算 。然后将偏差的脉冲幅值与输入 减小，改造效果明显，切割平台的重复定位精度得到
的脉冲幅值相减，伺服电机输出偏差校准后的脉冲幅 提高。
值。该方法可以减小上一次钢丝绳传动产生的误差。 表2 改造后平台移动的累积误差测量结果
但是每切割一张试样就要执行回原点程序，执
伺服驱动行走 平台实际行走
行一次回原点动作需要3 s，极大地影响了切割效率。 测量时间/d 距离/mm 距离/mm 误差/mm
切割平台模板移动精度设计裕量为±2 mm，因此可 1 300 300.8 0.8
以在累积误差接近2 mm时再执行回原点程序。根 2 300 300.3 0.3
据表1的数据，在第一天测量切割平台移动精度时， 3 300 300.6 0.6
产生的误差为1.3 mm。查阅激光切割机运行日志，
4 300 300.5 0.5
测量精度前，切割平台合计移动了306次。可以根据
5 300 300.3 0.3
切割平台的移动次数在PLC中进行累积计算，当切
4 结论
割平台移动次数达到306次时，PLC自动执行回原
点程序。采用该方法每天只需要执行一次回原点程 对激光切割机切割平台的控制方式进行分析，
序，这样既保证了激光切割机的运行效率，也能及时 利用伺服电机编码器位置脉冲反馈和原点传感器脉
自动减小累积误差，提高切割平台的重复定位精度。 冲信号反馈，使用伺服控制器的偏差计数器进行脉

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