Entwicklung und Erprobung eines multifunktionalen Geo ...

GeoSN UniBwKapitel 7 Praktische Tests mit dem System GeoSN UniBw7.2.4.1. Konstruktion eines BewegungssimulatorsSchrittmotoren besitzen die Eigenschaft, das über das Anlegen von Spannungen an ihrenanlogen Hardwareeingängen Bewegungen ausgelöst werden. Da der eingesetzte Motortypprinzipiell nur zirkuläre Bewegungen um die Motorachse zulässt, wurde er mit einerDrehspindel verbunden, die einen Sensorträger entlang einer linearen Achse bewegt.Der genutzte Schrittmotor des Herstellers Faulhaber wurde mit einer zugehörigen MotionManager Einheit eingesetzt, die eine Steuerung von Motorfunktionen über eine serielleSchnittstelle ermöglichte. Über das zugehörige Faulhaberprogramm bzw. die im zugehörigenHandbuch [115] beschriebenen ASCII-Befehle waren so Bewegungsrichtung, Bewegungsgeschwindigkeitund –beschleunigung sowie Verfahrweg genau definierbar.Zusätzlich zur Anbindung des Motors an eine serielle Schnittstelle besitzt der Motion Managerweitere Hardwareeingänge, an die Steuerleitungen anschlossen werden können.Spannungen an diesen Hardwareeingängen können anschließend im Motion Manager programmierbareReaktionen auslösen.Diese Hardwareeingänge wurden zum einen zur Definition so genannter Endschalter genutzt,die über Druckschalter maximaler Verfahrbereiche des Motors festlegen. Außerdemkönnen die Auslösungen der Druckschalter in Fahrprogrammen des Motors über entsprechendeAbfragen genutzt werden. Diese Fahrprogramme können innerhalb des Faulhaberprogrammsprogrammiert und anschließend über einen entsprechenden Befehl odergenerell beim Einschalten des Motors ausgelöst werden.Obwohl der Umfang der Programmbefehle begrenzt ist, sind folgende Einstellungen möglich:a) Programmierung von Warteschleifen über den internen Zeitgeber,b) Programmierung von Sprüngen zwischen Subprogrammen über Erreichen bestimmterPositionswerte oder über Spannungen an den Hardwareeingängen,c) Nutzung aller Bewegungsbefehle des Handbuchs.Die Reaktionen auf Spannungseingänge oder Positionswerte und die Integration von Programmpausenund Bewegungsbefehlen machen es möglich, permanente Bewegungsabläufeder Verfahreinheit zu programmieren und somit maximale Auslenkungen eines auf denVerfahrer montierten Sensors zu erreichen und Schwingungen zu simulieren.Da der Motor lediglich das Verfahren so genannter Motorschrittwerte zulässt, wurde dieVerfahreinheit mit Hilfe eines Leica LTD 500 Lasertracker [116] auf eine metrische Genauigkeitkalibriert. Dazu wurde ein Corner-Cube-Reflektor auf dem Motorschlitten montiertund die anschließend ausgelösten Motorbewegungen kinematisch über den LTD aufgenommen.Die Genauigkeit der Koordinatenbestimmung eines Lasertrackers im 1/10 mmBereich sowie seine hohe Messfrequenz machten seine Nutzung als Kalibiereinrichtungmöglich.Der Testaufbau sah vor, dass der Motor ein vorgegebnes Fahrtprogramm mit Wechsel derFahrtrichtung und Geschwindigkeiten bei dem Erreichen gewisser Schrittpositionen ausführt.Innerhalb des Messprogramms AXYZ des Lasertrackers [117] war eine kinematischePositionsbestimmung des auf dem Schlitten montierten Cubes vorgeben, die automatischeine Koordinatenmessung durchführen sollte, wenn der getrackte Punkt einen Fahrtwegvon 0,1 mm zurückgelegt hatte. Eine nachfolgende Transformation der lokalen Tra-- Seite 124-