Wenn wir von Bewegungssteuerung sprechen, denken wir im Allgemeinen an Hochgeschwindigkeitssysteme mit schnellen Richtungs\u00e4nderungen. Die Steuerung von Bewegungen unter diesen Bedingungen stellt zweifellos eine gro\u00dfe technische Herausforderung dar. Technische Herausforderungen ergeben sich, wenn man Bewegungen mit extrem niedriger Geschwindigkeit steuern will, typischerweise bei Teleskopen oder Ausrichtungssystemen, CCTV-Kameras und allgemein bei \u00dcberwachungssystemen. In dieser Sitzung werden die Probleme untersucht, die sich bei einem System mit ultralangsamer Geschwindigkeit aus der Perspektive des Positions- oder Geschwindigkeitssensors und des Bewegungssteuerungsger\u00e4ts ergeben.<\/p>\n\n
Bei einer mobilen PTZ (Pan\/Tilt\/Zoom)-Schwenk-\/Neige-\/Zoom-Kamera, die gemeinhin als “Gimbal-System” f\u00fcr die Video\u00fcberwachung von Grenzen bezeichnet wird, ist es nicht ungew\u00f6hnlich, dass man auf Objekte fokussieren muss, die bis zu 20 km von der Kamera entfernt sind. Wenn sich das Objekt bewegt, wird es schwierig, es zu verfolgen, da das Sichtfeld sehr eng ist und das Objektiv schnell verschwinden kann.<\/p>\n
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Wenn sich das Ziel in 20 km Entfernung mit 20 km\/h bewegt, muss sich die Kamera mit 0,05 U\/min drehen, was eine ausgesprochen niedrige Geschwindigkeit ist. Um das Ziel innerhalb des sichtbaren Bereichs und in Bezug auf den Bereich selbst zentriert zu halten, muss man diese sehr niedrige Geschwindigkeit sorgf\u00e4ltig kontrollieren und seine Richtungs\u00e4nderungen schnell verfolgen. Die Verwendung von 18- bis 22-Bit-Drehgebern mit einer Aufl\u00f6sung von 4194304 Z\u00e4hlungen\/Umdrehung ist daher unerl\u00e4sslich, um auch bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten fl\u00fcssige Bewegungen zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n\n
Der traditionelle Ansatz verwendet einen Encoder am Motor, der mit einem Getriebe gekoppelt ist. Je gr\u00f6\u00dfer das Untersetzungsverh\u00e4ltnis ist, desto gr\u00f6\u00dfer ist die Aufl\u00f6sung des Encoders, die von der Steuerung wahrgenommen wird, und desto weniger dynamisch und reaktionsschnell ist das Gesamtsystem und desto gr\u00f6\u00dfer ist das mechanische Spiel. All dies f\u00fchrt dazu, dass bewegte Objekte nicht mehr verfolgt werden k\u00f6nnen, es sei denn, sie befinden sich in einer geringen Entfernung. Die Alternative ist die Verwendung eines hochaufl\u00f6senden Encoders direkt auf der Getriebeausgangswelle, um den Positionsregelkreis gleichzeitig mit dem Encoder auf dem Motor zu schlie\u00dfen, der f\u00fcr den Geschwindigkeitsregelkreis verantwortlich ist; diese Art der Regelung wird als Dual-Loop bezeichnet und gew\u00e4hrleistet, dass das Getriebespiel eliminiert wird, was zu einem hochdynamischen System f\u00fchrt. Dieser Ansatz wird aufgrund der heute verf\u00fcgbaren hochaufl\u00f6senden Positionssensoren und der Entwicklung einer leistungsf\u00e4higen Bewegungssteuerung angewandt.<\/p>\n\n
Wenn von hochaufl\u00f6senden Drehgebern die Rede ist, die mehr als 18 Bit bzw. 1000000 Z\u00e4hlungen\/Umdrehung aufweisen, werden in der Regel L\u00f6sungen mit Resolvern, optischen oder kapazitiven Drehgebern genannt. Hochaufl\u00f6sende Resolver sind bekannterma\u00dfen teuer und k\u00f6nnen aufgrund ihres Platzbedarfs, ihres Gewichts und der engen mechanischen Montagetoleranzen technische Probleme verursachen. Optische oder kapazitive Ringgeber sind \u00e4hnlich teuer und erfordern eine Pr\u00e4zisionsmechanik f\u00fcr den Einsatz. Im Gegensatz zu Resolvern, die sehr robust sind, sind optische Encoder durch die Verwendung von Glasscheiben sehr empfindlich gegen\u00fcber Vibrationen und St\u00f6\u00dfen, und die Betriebstemperatur ist sehr begrenzt. Sowohl die optischen als auch die kapazitiven Versionen leiden unter Zuverl\u00e4ssigkeitsproblemen in Gegenwart von Staub oder Kondensation. Hochaufl\u00f6sende optische Sensoren, die ge\u00e4tzte Glasscheiben verwenden, sind besonders empfindlich gegen\u00fcber Fremdk\u00f6rpern.<\/p>\n\n
Induktive Drehgeber der n\u00e4chsten Generation<\/h2>\n\n
Herk\u00f6mmliche Techniken zur Erreichung hoher Aufl\u00f6sungen sto\u00dfen an ihre Grenzen; die Nachfrage nach innovativen L\u00f6sungen w\u00e4chst. Eine Antwort auf diese Anforderungen bietet die neue Generation von induktiven Drehgebern, die Aufl\u00f6sungen von bis zu 4 Millionen Z\u00e4hlungen pro Umdrehung (22 Bit) bieten. Induktive Drehgeber, die manchmal auch als “IncOder” bezeichnet werden, sind mechanisch genauso robust wie Resolver, bieten hohe Aufl\u00f6sungen ohne Kontaktteile, k\u00f6nnen in schmutzigen Umgebungen arbeiten, da sie unempfindlich gegen\u00fcber Staub und Fremdk\u00f6rpern sind, und schlie\u00dflich k\u00f6nnen sie auch in Gegenwart von Fl\u00fcssigkeiten oder Kondenswasser arbeiten; sie sind die L\u00f6sung f\u00fcr Konstrukteure von Drehgebern, die in rauen Umgebungen arbeiten m\u00fcssen, ohne dass sie in wasserdichten Geh\u00e4usen untergebracht werden m\u00fcssen, wie es bei der Verwendung von optischen oder kapazitiven Drehgebern erforderlich ist. Diese neuen Positionssensoren k\u00f6nnen problemlos mit den Steuerungen der n\u00e4chsten Generation von Galil verwendet werden. Abtastzeiten von weniger als 100\u00b5sec erm\u00f6glichen eine optimale Steuerung von Motoren, die sich mit sehr niedrigen Drehzahlen drehen. Dank der Bandbreite von 20 MHz kann gleichzeitig ein hervorragendes System auch bei hohen Geschwindigkeiten erreicht werden. Die Integration von “Dual Loop”-Regelung und speziellen Resonanzfiltern erm\u00f6glicht eine schnelle und effektive Inbetriebnahme.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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