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精密位移台/电动滑台选购不踩坑!卓立汉光教您解读关键性能指标
更新时间:2025-08-05浏览:432次

选购精密位移产品时要根据具体应用考虑不同的性能指标,正确理解各项技术指标的物理意义,对最终组建的系统性能至关重要,本文就常用的一些技术指标做简要介绍。

精密位移台/电动滑台选购不踩坑!卓立汉光教您解读关键性能指标

六个自由度(Six degrees of freedom)

基于笛卡尔直角坐标系内的任意刚体有六个自由度 :三个平动自由度(x,y,z)和三个转动自由度(θx,θy,θz)。对于单轴的位移机构,理想的状况是 :它只沿着我们要求的运动方向移动,在其它自由度上没有移动量,但实际上无法做到,所以我们除了控制好运动方向这个自由度以外,还需要约束其它五个自由度的运动。

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分辨率(Resolution)

分辨率是指移动系统可以分辨的最小位置增量。这是一个理论值,针对电动滑台而言,分辨率是指步进电机接到一个脉冲时,滑台的移动量。理论上单个脉冲可以做到很小,也就是说理论上滑台的移动量可以做到很小(比如说:在螺杆导程为 4mm,电机步距角为 1.8°, 将电脉冲进行 256 细分时,电移台的理论分辨率为 0.078µm)。

但实际上当细分数过高时,想要精确控制变得很困难,而且电机对高细分后的脉冲响应也会变差,所以高细分情况下经常会发生 : 给了脉冲不动,或运动后不准的情况。卓立汉光经过多年的经验,我们标称的分辨率(开环情况下)一般是在 8 细分情况下的指标,这个指标相对来讲是真实的。

•电动滑台的分辨率可以用如下公式计算:

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当螺杆导程为 1mm,电机的步距角为 1.8°,驱动器细分数为 2 时,分辨率精密位移台/电动滑台选购不踩坑!卓立汉光教您解读关键性能指标

,即分辨率为 2.5µm。

•蜗轮蜗杆式旋转台的角度分辨率可以用如下公式计算:

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当电机的步距角为 1.8°,蜗轮蜗杆的传动比为 180 :1,驱动器细分数为 8 时,分辨率 =精密位移台/电动滑台选购不踩坑!卓立汉光教您解读关键性能指标


•正弦机构旋转台的角度分辨率可以用如下公式计算:

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当电机的步距角为 1.8°,螺杆导程为 1mm,驱动器细分数为 2,旋转机构中心距为 26mm 时,

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误差(Error,Deviation)

误差是指实测值和理想值的结果之间的差值。对于滑台来说误差主要有两个方面 :轴向误差和非轴向误差。

轴向误差(On-Axis Error)

与沿着运动方向(对于电动滑台通常定义为 X 方向,对于旋转台通常定义为 θz 方向)的参数有关的误差,包括:精度、重复定位精度、空回等。

精度(Accuracy)

精度往往被误解为最小移动增量(Incremental Motion),但最小增量实际上应该称为分辨率(Resolution),上面我们已经谈到, 分辨率是一个理论值。严格意义上来说,精度是指绝对精度(Absolute Accuracy),也就是 :对于一个给定的输入量,滑台运行后的实际位置。这个实际位置和理想位置,通?;嵊幸欢ǖ牟罹?,这就是(绝对位置)误差,我们通常称其为 “(绝对)精度"。

电动滑台的(绝对)精度通常需要考虑到很多因素,包括控制部分、电机、联轴器、丝杠、导轨、连接用轴承等各个环节,都有可能影响电动滑台的(绝对)精度,对于旋转台或摆动滑台,也存在同样的情况。甚至在闭环系统中,光栅尺等装置本身的精度也会影响绝对精度。

整套产品(或系统)的精度,虽然不是各个部件(或系统组件)误差的简单相加,但通常不会优于各个部件(或系统组件)的误差, 这一点需要特别注意。比如,电动滑台的行程为 200mm,假设螺杆全长为 340mm,选用 5 级螺杆(精度 23µm/300mm),如果标称电动滑台的 “精度" 小于 25µm 显然是不合适的。

重复定位精度(Repeatability)

重复定位精度是指移动系统多次可达到一个既定点的能力,通常重复定位精度是指单个方向上的,这样能将 “空回" 的指标分开, 避免数据混乱。

空回(Return Stroke)

也称回程间隙、空转、反转定位精度、空行程等,同背隙 ( 反冲间隙、哐量、静态间隙等 ) 指标不同,回程间隙是表征产品运动方向相反时, 机械结构的间隙误差。

背隙(Backlash)

背隙又称反冲间隙、哐量、静态间隙、传动副间隙等,同回程间隙 ( 空回、反转、反转定位精度等 ) 指标不同,背隙是表征电动产 品在非运动状态下 ( 电机不加电或电机加电但不转动 ) 机械结构的间隙误差。

非轴向误差(Off-Axis Error)

与约束的自由度方向相关的误差,包括非轴向线性误差和非轴向角度误差两个方面。

非轴向线性误差就是我们通常说的直线度,直线度分为两个正交分量,一个是垂直方向(Z 方向)的直线度,称平直度(Flatness), 也称为平行度、平面度 ;另一个是水平方向(Y 方向)的直线度(Straightness),称直线度。

非轴向角度误差有三个相互垂直的分量,分别是 :θz 方向的偏摆(Yaw)、θy 方向的俯仰(Pitch)和 θx 方向的转动(Roll)。

对于电动滑台系统,上述非轴向误差的说明图例如下图 :

对于旋转台系统,轴向和非轴向的误差说明,请参照检验方法中的相关说明。

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卓立汉光可以提供国内精度高、品质好、种类全的位移台产品。


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