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Contrôle en boucle fermée dans les systèmes CNC

1980
Machine CNC avec système de contrôle en boucle fermée et dispositifs de rétroaction en automatisation.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Les machines CNC de haute précision utilisent un boucle fermée un système de contrôle pour garantir la précision. Ce système utilise des dispositifs de rétroaction, tels que des codeurs rotatifs sur les servomoteurs ou des échelles linéaires sur les axes de la machine, pour surveiller en permanence la position réelle de la machine. Le contrôleur compare ce retour d'information en temps réel avec la position commandée par le programme et apporte des corrections immédiates pour compenser les erreurs.

A closed-loop control system is a fundamental concept in automation that provides a high degree of accuracy and reliability, which is critical in CNC applications. Its counterpart, the open-loop system, is simpler and less expensive, typically using stepper motors. In an open-loop system, the controller sends a command (e.g., ‘move 100 steps’) to the motor and assumes the action is completed perfectly, with no way to verify the outcome. This can lead to inaccuracies if the motor stalls, loses steps due to high load, or if there are mechanical imperfections like backlash in the drive screws.

En revanche, un système en boucle fermée "ferme la boucle" grâce à un signal de retour. Les principaux composants sont le contrôleur, l'actionneur (généralement un servomoteur) et un capteur de retour (un encodeur ou une échelle). Le contrôleur envoie une commande de mouvement au servomoteur. Le codeur, qui est physiquement couplé à l'arbre du moteur ou à l'axe mobile de la machine, mesure le mouvement réel et renvoie un flux de données de position au contrôleur. La logique du contrôleur, souvent un algorithme PID (proportionnel-intégral-dérivé), calcule en permanence l'"erreur de suivi", c'est-à-dire la différence entre la position commandée et la position réelle signalée par le codeur. Si une erreur est détectée, le contrôleur ajuste le signal envoyé au moteur pour corriger l'écart en temps réel. Ce processus continu de commande, de mesure, de comparaison et de correction permet au système de compenser les variables dynamiques telles que la pression de l'outil, la dilatation thermique des composants de la machine et l'usure mécanique, ce qui se traduit par une précision et une répétabilité nettement supérieures à celles des systèmes en boucle ouverte.

UNESCO Nomenclature: 3301
- Automatisation

Taper

Système abstrait

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • l'invention du servomécanisme
  • développement de la théorie du contrôle, y compris le contrôleur PID
  • invention de dispositifs de rétroaction de position tels que les codeurs rotatifs et linéaires
  • disponibilité de microprocesseurs capables de traiter le signal en temps réel

Applications

  • usinage aérospatial de haute précision
  • fabrication de dispositifs médicaux
  • équipement de fabrication de semi-conducteurs
  • centres d'usinage à grande vitesse
  • machines à mesurer tridimensionnelles (MMT)
  • robotique industrielle

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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Related to : boucle fermée, système de contrôle, cnc, servomoteur, encodeur, retour d'information, contrôleur pid, exactitude, précision, automatisation.

Contexte historique

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(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

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