精度、重复精度、分辨率的解释

时间：2018-03-20 点击次数：15747次 来源：

精度，重复精度和分辨率，这三个令人疑惑的术语有很多种定义方法。麻省理工学院的斯洛克姆教授在他的书中“精密机械设计”[1]，以一个非常有趣的方式定义它们：

“精度是能够正确的讲述故事”

“重复精度是能够一遍又一遍地说出同样的故事”

“分辨率是这个故事的详细程度”

[1] A.H. 斯洛克姆。精密机械设计。Prentice Hall, Englewood Cliffs, 新泽西, 1992.

通常，伺服定位系统组成部分有机械（包括结构要素及轴承导向）；动力系统（如电机及其相应的电子产品）；反馈装置和控制器。简而言之：

精度对定位系统来说有双重意义，即：

• 运动精度主要取决于轴承和横向偏差（来自于理论运动路径或直线度或运动平行度）。

• 伺服系统到达目标位置的能力，是指定位系统覆盖范围内任意两点（目标位置点与实际到达点）之间的最大误差。

同上述，重复性对定位系统来说有双重意义，即：

• 运动的重复性是轴承重复其运动的能力，对于直线运动轴承，这通常被称为直线可重复性或运行平行度的可重复性。

• 伺服系统达到相同位置的能力，这是定位系统覆盖范围内若干次连续移动工件或工具到相同的位置时的误差。

分辨率在定位系统中一般是决定轴承允许运动最小增量的能力，这是定位系统中点对点运动时最小的机械步距。换句话说，在接触式轴承的定位系统中通过安装纳米分辨率的编码器来实现纳米级的机械分辨率是毫无意义的，对于接触式轴承，0.1 um是能实现最好的结果。

以右侧的取放为例，最能解释上面三个术语。目标是把圆筒放进托盘，如下图所示：

规格说明：以A、B、C 为基准，要把圆筒的中心放在直径为0.2 mm 范围内。

为了满足规范要求，定位系统中选择足够的分辨率达到所需要的重复性是很重要的。

下面的表格显示了决定定位分辨率的一个典型例子:

因此，需要的分辨率至少是3 um。

现在，如果我们连续移动圆筒到相同的位置，我们通过一个独立的测量系统可以记下圆筒的实际位置的中心。圆筒的中心可以绘制如下图。

连续定位的平均位置是所有圆的中心点标示出来的，大圆的边界就是定位系统的重复定位能力。现在，我们把重复定位的圆叠加在

给定的规格要求上，如图3所示。在定位系统中，获得好的重复定位精度要比好的定位精度更容易一些。在很多案例中，定位精度

不必非常准确，只需要适当的精度即可，如同合理的定位精度，重复定位系统能够在适当的定位分辨率给定的所需要规格内定位，

如图4所示。建立一个定位系统，通过使用控制卡的校准和误差补偿来实现重复精度和定位精度，这是很经济的做法。