Fehlerquellen bei der präzisen Positionierung

Fehler bei Positioniergeräten lassen sich in zwei Arten unterteilen: Systematische Fehler der Genauigkeit (vorhersehbare Fehler) und Fehler in der Präzision (Zufallsfehler). Wenn Sie die Ursachen und Größen dieser Fehler kennen, können Sie leichter Strategien zu ihrer Vermeidung und Korrektur formulieren und die Eigenschaften Ihres Systems besser einschätzen. Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Spezifikationen, mit denen Positionierfehler beschrieben werden können.

Bild 1: Unterschied zwischen Genauigkeit und Präzision

Auflösung

Die Auflösung ist ein Maß für die kleinste Abstandsänderung, die als Befehl eingegeben werden kann. Dies ist zwar ein wichtiges Merkmal für Positionierungsanwendungen, aber kein Maß für die Genauigkeit oder Präzision, weil es sich um einen Rechenwert handelt. Die Auflösung hängt von den technischen Daten des Controllers, des Motors und der Mechanik ab; da Zaber™-Produkte Schrittmotoren mit Mikroschrittantrieben verwenden, wird diese Größe auch als "Mikroschrittgröße" bezeichnet. Sie ist zwar kein Fehlermaß an sich, eine hohe Auflösung ist jedoch für eine exakte und präzise Verstellung erforderlich.

Genauigkeit

Bei der Bewegung zwischen zwei Punkten im Verstellbereich gibt die Genauigkeit die größte Abweichung zwischen dem idealen und dem tatsächlichen Verstellweg an, die bei der Verstellbewegung erwartet werden kann. Es gibt hierbei verschiedene Fehlerquellen und bei kürzeren Verstellwegen kann mit deutlich niedrigeren Fehlern gerechnet werden.

Bild 2: Genauigkeit einer linearen Bühne von Zaber™ über 150 mm

Wiederholbarkeit

Die Wiederholbarkeit ist das beste Maß für Präzision und Konsistenz einer Positioniereinrichtung und wird definiert durch die Abweichung von einer Position, wenn diese Position mehrmals aus derselben Richtung angefahren wird. Für Zaber™-Verstellbühnen ist dieser Wert in der Regel mindestens eine Größenordnung kleiner als die angegebene Genauigkeit.

Spiel

Bei der Verstellung mechanischer Systeme kann ein geringes Spiel in der Bewegungsrichtung in Kauf genommen werden, damit die Mechanik nicht zu stark belastet wird. Wenn sich die Verstellrichtung ändert, führt dieses Spiel zu einem geringen Bewegungsverlust ("Schlupf"), der berücksichtigt werden muss. Dieser Bewegungsverlust ist der Totgang des Systems.

Bei vielen Systemen ist es kein Problem, diese Quelle für Genauigkeitsfehler zu berücksichtigen. Eine Möglichkeit ist es, kritische Positionen immer aus der gleichen Richtung anzufahren. Eine andere Methode ist die Anwendung einer geringen Axialvorspannung, die die Verstellbühne in eine Richtung drückt. Bei vertikalen Anwendungen kompensiert die Schwerkraft das Systemspiel.