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Controllo ad anello chiuso nei sistemi CNC

1980
Macchina CNC con sistema di controllo ad anello chiuso e dispositivi di retroazione in automazione.

Le macchine CNC ad alta precisione utilizzano un ad anello chiuso sistema di controllo per garantire l'accuratezza. Questo sistema utilizza dispositivi di feedback, come gli encoder rotativi sui servomotori o le righe lineari sugli assi della macchina, per monitorare continuamente la posizione effettiva della macchina. Il controllore confronta questo feedback in tempo reale con la posizione comandata dal programma e apporta correzioni immediate, compensando gli errori.

Il sistema di controllo ad anello chiuso è un concetto fondamentale dell'automazione che garantisce un elevato grado di precisione e affidabilità, fondamentale nelle applicazioni CNC. La sua controparte, il ad anello aperto è più semplice e meno costoso, e in genere utilizza motori passo-passo. In un sistema ad anello aperto, il controllore invia un comando (ad esempio, "muoviti di 100 passi") al motore passo-passo. motore e presuppone che l'azione sia stata completata perfettamente, senza possibilità di verificare il risultato. Questo può portare a imprecisioni se il motore si blocca, perde passi a causa di un carico elevato o se ci sono imperfezioni meccaniche come il gioco nelle viti di azionamento.

Al contrario, un sistema ad anello chiuso "chiude l'anello" con un segnale di feedback. I componenti principali sono il controllore, l'attuatore (in genere un servomotore) e un sensore di retroazione (un encoder o una riga). Il controllore invia un comando di movimento al servomotore. L'encoder, che è fisicamente accoppiato all'albero del motore o all'asse mobile della macchina, misura il movimento effettivo e invia un flusso di dati di posizione al controllore. La logica del controllore, spesso un algoritmo PID (Proporzionale-Integrale-Derivativo), calcola costantemente l'"errore di inseguimento", ossia la differenza tra la posizione comandata e quella effettiva segnalata dall'encoder. Se viene rilevato un errore, il controllore regola il segnale al motore per correggere la discrepanza in tempo reale. Questo processo continuo di comando, misurazione, confronto e correzione consente al sistema di compensare variabili dinamiche come la pressione dell'utensile, l'espansione termica dei componenti della macchina e l'usura meccanica, ottenendo una precisione e una ripetibilità notevolmente superiori a quelle possibili con i sistemi ad anello aperto.

UNESCO Nomenclature: 3301
- Automazione

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • l'invenzione del servomeccanismo
  • sviluppo della teoria del controllo, incluso il controllore PID
  • invenzione di dispositivi di feedback di posizione come encoder rotativi e lineari
  • disponibilità di microprocessori in grado di gestire in tempo reale elaborazione del segnale

Applicazioni

  • lavorazioni aerospaziali ad alta precisione
  • dispositivo medico produzione
  • apparecchiature per la fabbricazione di semiconduttori
  • centri di lavorazione ad alta velocità
  • macchine di misura a coordinate (CMM)
  • industriale robotica

Brevetti:

NA

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