The effect of nonlinear friction in the low velocity is dominant in precise controlled mechanisms and it is difficult to identify the friction effect. The friction model which Canudas suggested so called, LuGre model is well expressed the friction effect as Streibeck in the law velocity. But it\`s model parameters were estimated continuously in operation for precise control. This paper suggests the sliding mode controller and observer for compensating the friction effect. Experimental results for a ball-screw system show that the proposed method has a good performance especially in the low velocity.
본 논문에서는 음료를 제조하는 사람에게 앱 인벤터로 제작한 어플리케이션으로 자신이 원하는 음료를 선택하고 해당 음료를 제조하는 시스템을 개발하고자 한다. 혼합하고자 하는 음료를 디스펜서에 각각 결합시킨 후 아두이노를 통해 스텝 모터를 제어하여 볼 스크류를 해당 디스펜서의 위치에 정확하게 이동시키도록 액추에이터를 제어하였다. 이러한 액추에이터 이동제어와 디스펜서를 누르는 횟수에 따라 혼합할 음료의 양이 각각 비례하여 추출되도록 구현하였다. 최종적으로 카페의 노동력을 대체하는 시스템을 구축하고 나아가 해당 시스템이 도처에서 활용할 수 있는 방향성을 제시한다.
This paper presents a precision automatic measuring system for ball screw Pitch. Ball screw is mounted on a precision indexing table, and the ball screw pitch is measured via magnetic scale, where the indexing and measurement are performed by a PC. For precision indexing of ball screw, direct driven motor is coupled to the designed dead and live centers; the performance of the centers are assessed with a precision master sylinder,such as radial motion,tilt motion, and axial motions. An error compensation model is constructed for the measurement system of ball screw pitch, where the error motions of indexing system as well as the scale measurement system are combined to give the measurement error for the ball screw. The developed system proposes an automated precision measurement system for manufacturers and users of ball screw.
정밀 공작기계에 있어 안내/이송계(이하, 이송시스템)의 중요성은 새삼스럽게 강조할 필요가 없을 정도로 꾸준히 강조되어 왔다. 또한, 최근 들어서는 광부품, 반도체, 디스플레이 등 초정밀 가공기술시장의 급격한 확대에 따라 이들 산업의 제조장비용 핵심기술로서 이송시스템의 역할 및 수요는 훨씬 확대되어가고 있으며, 오히려 요구정밀도 면에서는 공작기계상에서의 요구성능을 초월하여, 이들 산업에서 개발된 기술이 역으로 공작기계에 적용되어야하는 시점으로까지 진전되고 있다.(중략)
선형 로봇은 자동화 시스템에서 부품의 이송이나 위치 결정에 널리 사용되며 보통 높은 정밀도가 요구된다. 선형 로봇을 응용한 시스템의 제작회사에서는 로봇의 이상 유무를 작업자가 판단하는데, 작업자의 숙련도에 따라 이상 상태를 판단하는 정확도가 달라진다. 최근에는 인공지능 등의 기술을 사용하여 로봇 스스로 이상을 검출하는 방법에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 전이 학습을 이용하여 선형 로봇의 볼 스크류 정렬 이상과 선형 레일 정렬 이상을 검출하는 시스템을 제안하고 가속도 센서와 토크 센서 정보를 이용한 별개의 실험을 통해 제안한 시스템의 이상 검출 성능을 검증 및 비교한다. 센서로부터 얻어진 신호를 스펙트로그램 이미지로 변환한 후, 영상 인식 인공지능 분류기를 사용하여 이상의 종류를 진단하였다. 제안한 방법은 선형 로봇뿐만 아니라 일반적인 산업용 로봇에도 적용할 수 있을 것으로 기대한다.
Bal1 screw systems has been used for positioning elements of machine tools. In order to maintain high rigidity and accuracy, preload is applied between nut and screw. However, large amount of preload increases frictional heat. Temperature rises remarkably at high speed notion, Thermal expansion degrades positioning accuracy, In this paper, finite differance method is applied to compute temperature distributions and thermal expansions of ball screw systems according to preload condition and rotational steed. Some simulation results show that the developed methodology is good to study thermal expansion of ball screw systems.
Due to the requirement of the development of the precision manufacturing industry, the accuracy of machine tools has become a key issue in this field. A critical factor that affects the accuracy of machine tools is the feed system, which is generally driven by a ball screw. Basically, to improve the performance of the feed drive system, which will be thermally extended lengthwise by continuous usage, a thermal error compensation system that is highly dependent on the feedback temperature or positioning data is employed in the machine tool system. Due to the overdependence on measuring technology, the cost of the compensation system and low productivity level are inevitable problems in the machine tool industry. This paper presents a novel feed drive thermal error compensation system method that could compensate for thermal error without positioning or temperature feedback. Regarding this thermal error compensation system, the heat generation of components, principal of compensation, thermal model, mathematic model, and calculation method are discussed. As a result, the test data confirm the correctness of the developed feed drive thermal error compensation system very well.
Friction is an important factor for precise position tracking control of servo systems. Servo systems with highly nonlinear friction are sensitive to the variation of operating condition. To overcome this problem, we use the LuGre friction model which can consider dynamic characteristics of friction. The LuGre friction model is used as a feed-forward compensator to improve tracking performance of servo systems. The parameters of the LuGre friction model are identified through experiments. The experimental result shows that the tracking performance of servo systems with higherly nonlinear friction can be improved by using feed-forward friction compensation.
A precise tracking control scheme on the system in presence of nonlinear dynamic friction is proposed. In this control scheme, the standard SMC is combined with the nonlinear observer to estimate the dynamic friction state that is impossible to measure. Then this control scheme has the good tracking performance and the robustness to parameter variation compared with the standard SMC and the PiD based nonlinear observer control system. This fact is proved by the experiment on the ball-screw driven servo system with the dynamic friction model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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