題:
伺服vs步進
user_fs10
2017-05-29 22:40:27 UTC
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我是這個社區的新成員。這也與3D打印沒有直接關係。我對此進行了搜索,找不到合適的答案。

我的一個朋友告訴我CNC加工中心(銑削)主要使用伺服電動機,而CNC激光切割機和等離子切割機主要使用步進電動機。

伺服電動機中的位置控制比步進電動機更精確。

我認為位置控制是在激光和等離子切割機中比CNC加工中心更重要,但是激光和等離子切割機使用步進電機。

為什麼激光和等離子切割機在不使用伺服電機的情況下使用步進器?

PS 此問題比3D打印和CNC佈線更大。此外,該問題還詢問了為什麼要在激光切割機,等離子切割機和CNC銑床中使用步進器的更多原因。因此,這不是這個一個。

可能是[帶伺服電機而不是步進電機的Reprap變體?](https://3dprinting.stackexchange.com/questions/3842/reprap-variants-with-servo-motors-rather-than-stepper-motors)
我認為這與控制迴路中的質量有關。 Servos沒有這樣的控制迴路,因此使用起來比較簡單,但是精確移動大型物體的能力受到限制。
@SeanHoulihane,實際上,伺服器確實具有控制迴路(由於驅動該迴路的參數,通常稱為PID迴路)。迴路是使其成為伺服機構的決定性性質。另一方面,步進電機由於沒有反饋而運行開環。另外,我想說伺服是控制大質量的更好選擇。嗯...也許我會將此添加到我的答案中。
如果沿路徑移動工具,則不需要“位置控制”。工具(3d打印熱端,激光或其他任何工具)應在路徑上精確移動。當需要驅動到某個位置時,“位置控制”很重要。當沿著零件行駛時,控制迴路意味著偏離路徑。
做任何答案可以幫助您獲得問題的答案,或者可以幫助您得出自己的結論,然後請投票並接受答案。這有助於我們減少[未回答的問題列表](https://3dprinting.stackexchange.com/unanswered)。自己找到了另一個答案(然後已經發布)?請添加該答案(並在48小時後接受),以與社區分享您的經驗。如果您無法解決該問題,請更新您的問題。
@0scar有時很難接受一個答案,因為可以接受多個答案。無論如何,我投票給最有幫助的人。
五 答案:
markshancock
2017-05-30 05:02:52 UTC
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Servos確實具有幾個優點;但是,它們更昂貴且更難控制。

通常,伺服電動機是直流電動機,但帶有編碼器以提供位置反饋。然後,電路(可以是計算機)將實際位置(來自編碼器)與命令位置進行比較,並使用該誤差來確定要為電動機提供多少功率(通常是通過PWM)。

一些伺服器的優點:

  1. 電動機上的編碼器每轉通常具有數千個計數,因此它們是準確的。
  2. 它們是控制大質​​量的絕佳選擇。開始運動時,當編碼器的響應速度不如預期時,控制迴路可以檢測到需要更多的動力,從而為電動機提供了更多動力。當電動機達到速度並且不再需要加速轉矩時,它們將自動減小。此外,在嘗試減慢大質量以限制超調時,伺服迴路還可以施加反向扭矩。
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    伺服的一些缺點:

    1. 用於伺服的直流電動機達到了數千RPM的峰值功率。這意味著要在打印機上使用它們,您需要調低它們的檔位。這會增加費用。
    2. 您需要電子設備來控制直流電動機的電源並關閉伺服環路(通常至少為1 KHz)。這可能需要大量的CPU。可能已經超出Melzi的能力了,因為它已經達到極限。
    3. 伺服環調整可能會導致電機在空載軸上保持位置時發出嗡嗡聲。這可能會導致打印問題。
    4. ol>

      我知道您可能已經看到便宜的伺服器,通常被稱為“業餘伺服器”。這些通常在RC中使用。它們使用了一種創新的技巧,使他們可以使用便宜的電位器來創建便宜的控制迴路。此“技巧”的局限性在於它不能旋轉完整的360°;因此,它不能運行連續軸。是的,我知道那裡有一些業餘愛好的伺服器,稱為連續旋轉伺服器;但是,他們通過斷開電位計來做到這一點。在這種情況下,它們不再是伺服系統。這只是使用相同的控制界面來控制標準DC電動機的一種方法,並且電動機不准確。

      步進電動機:

      1. 價格便宜;
      2. 不需要復雜的驅動電路或控制迴路;
      3. 喜歡無負載地保持位置。
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        它們的缺點是它們的旋轉精度受電動機物理極的限制。可以使用微步進進行改善。但是,有限制。同樣,很難(通常是不切實際的)確定電動機是否錯過了一個步進。通常可以通過確保電動機上的負載始終遠低於步進轉矩來解決該問題。

        總而言之,伺服對於某些應用非常有用。但是,對於3D打印這樣的低成本情況,步進器很難被擊敗。銑削CNC可能需要使用伺服系統,因為切削頭比擠出機或激光的重量大得多,並且需要伺服控制環才能為更高的質量提供準確的運動。

謝謝,我想我已經解決了。更改答案時,我是根據對問題的記憶而寫的(通常不如我想像的那樣好)。當您在編輯和回答時,Stack Exchange隱藏了該問題,這進一步加劇了這種情況。
感謝您的回答。根據您對伺服和步進器的解釋,我可以找到為什麼將步進器用於激光切割機和等離子切割機的原因之一。CNC銑削需要處理很重的負載/重量。因此,加速和減速比激光切割機更重要。因此,數控銑削需要伺服。否則,激光切割機的重量負載較小,無法移動。因此,可以使用步進器來實現位置控制。不需要使用伺服器的更昂貴和復雜的系統。
數控機床使用交流伺服電機。
伺服電機可以在內部使用步進器。 “伺服”部分是指閉環位置控制,任何電動機都可用於移動質量塊。通常,一旦有了位置控制,放置大型BLDC或有刷電機而不是步進器通常會比較便宜。
@NSiri-是的,我也是這樣。
@JashJacob我聽說過兩種不同的伺服方式稱為“ AC伺服”。一種類型是直流伺服,其控制器使用交流線路電源輸入。整流的交流線路允許更高的驅動電壓。由於反電動勢,DC電動機的運行電壓限制在其最大RPM。因此,較高的電壓意味著較高的RPM和HP。我聽說過的另一種稱為“交流伺服”的電動機是在伺服控制迴路中運行的交流感應電動機。這需要更複雜的驅動器。但是對於高馬力,交流感應電動機比無刷直流電動機便宜得多。
@BryanBoettcher是正確的,步進電機和伺服電機都是無刷直流電機。像伺服器一樣,步進器的控制方案比其使用的電機更多。步進器使用電動機內的磁極使電動機繞其軸步進。步驟越多,您可以獲得的職位越多。同樣,伺服器受益於更多的極點,因為這使它們的運行更平穩。因此,兩種方案通常使用相同的電動機。伺服控制但是,這將允許您將電機的外殼推至比步進控制更深的位置;但是,這是以更昂貴的控制為代價的。
morevitamins
2017-06-10 11:22:06 UTC
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當您主要提供確切的位置時,伺服是最好的,聽起來像是人的手臂嗎?但是,職位的數量有時會令人不知所措。

想想一幅畫,是一點一點畫畫還是只憑直覺相對地扔鉛筆更容易?這就是為什麼在使用步進電機時需要較少的計算量的原因,因為它們只是在本地步進而不用擔心整體塗漆。話雖這麼說,但步進電動機要行駛很遠的距離,成本更高,因為它必須考慮其每一步。

beak90
2017-06-22 01:44:34 UTC
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使用步進電機的主要原因是價格低廉。小型步進電機(NEMA 17和更小的步進電機)對於3D打印機而言足夠強大,因為其體積非常小。這些電動機通常最多需要2安培的電流。 2 A的電流足夠小,可以將帶有所有電路和驅動電子設備的控制芯片製造為一個集成單元。 3D打印機中最常見的芯片是Allegro系列芯片。由於它們非常普遍,因此每個芯片的價格都非常低。

伺服電機可能具有類似的完全集成的芯片,但是問題在於需要針對其特定應用調整伺服器。需要針對3D打印機(或其他CNC設備)的每種型號的每個軸分別調整伺服。特別是對於業餘愛好者來說,這使得伺服器更加難以使用。如果伺服器未正確調整,則可能會劇烈振盪或對輸入的響應太慢。用於調整的接口可能是串行接口,這將大大增加成本和復雜性。

此外,伺服電機還需要某種類型的編碼器。通常是光學編碼器,但也有磁性編碼器和電容編碼器。編碼器的成本基本上是恆定的,而不管電動機的功率有多大,因此,當您的電動機較小時,編碼器的成本將很高。高分辨率磁性編碼器的批發價為每片3美元。這將增加電動機的成本,不包括其他更昂貴的驅動電子設備。光學編碼器可能更便宜;我不確定這些產品的具體價格。

忽略成本,帶有高分辨率編碼器的伺服電機肯定對3D打印機更好。我認為我們可能很快會看到一些帶有伺服系統的高端消費者打印機。 Servos可以消除遺漏的步驟,可能會提高加速度和最大速度(取決於大小),並且如果進行適當的調整,將會減少振動。

馬克尚科克(Markshancock)給出的答案也很不錯,但是我想詳細說明一下成本問題。

David
2017-06-22 14:00:33 UTC
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傳統步進器和基於伺服的系統之間的基本區別在於電機的類型及其控制方式。步進電機通常使用50到100極的無刷電機,而典型的伺服電機只有4到12極。

我無法正確理解您的答案。你能解釋一下你所說的兩極嗎?
user7517
2017-06-19 20:22:46 UTC
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主軸伺服控制切削刀頭的轉速。步進控制運動和刀具位置。所有數控機床。

CNC主軸由高轉速電機控制,通常不適合用作伺服或步進電機。


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