機電一體化實驗指導書2018

1、.實驗一 步進電機實驗一實驗?zāi)康?. 加深了解步進電動機的驅(qū)動電源和電機的工作情況。2. 步進電動機基本特性的測定。二預(yù)習要點1. 了解步進電動機的驅(qū)動電源和工作情況2. 步進電動機有基本特性？怎樣測定？三 .實驗項目1、單步運行狀態(tài)2、角位移和脈沖數(shù)的關(guān)系3、空載最高連續(xù)工作頻率的測定4、平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系5、矩頻特性的測定及最大靜力矩特性的測定四 . 實驗線路及操作步驟1、實驗設(shè)備序 號型 號名稱數(shù) 量1D54(BSZ-1)步進電機控制箱1 臺2BSZ-1步進電機實驗裝置1 臺3D41三相可調(diào)電阻器1 件4D31直流電壓、毫安、安培表1 件5雙蹤示波器1 臺2、屏上掛件排列順序D54

2、 、 D31、 D413、基本實驗電路的外部接線.下載可編輯 .轉(zhuǎn)CP矩、ABC轉(zhuǎn)速G的測量與控制LaLbLcRiONM: 步進電機OFF圖6-1 步進電機實驗接線圖圖 1 步進電機實驗接線圖4、步進電機組件的使用說明及實驗操作步驟（ 1）單步運行狀態(tài)接通電源，將控制系統(tǒng)設(shè)置于單步運行狀態(tài)，或復(fù)位后，按執(zhí)行鍵，步進電機走一步距角， 繞組相應(yīng)的發(fā)光管發(fā)亮， 再不斷按執(zhí)行鍵， 步進電機轉(zhuǎn)子也不斷作步進運動。改變電機轉(zhuǎn)向，電機作反向步進運動。（ 2）角位移和脈沖數(shù)的關(guān)系控制系統(tǒng)接通電源，設(shè)置好預(yù)置步數(shù)，按執(zhí)行鍵，電機運轉(zhuǎn)，觀察并記錄電機偏轉(zhuǎn)角度，再重設(shè)置另一置數(shù)值，按執(zhí)行鍵，觀察并記錄電機偏轉(zhuǎn)角度于

3、表1、表 2 中，并利用公式計算電機偏轉(zhuǎn)角度與實際值是否一致。表1步數(shù)=步序 號實際電機偏轉(zhuǎn)角度理論電機偏轉(zhuǎn)角度表2步數(shù)=步序 號實際電機偏轉(zhuǎn)角度理論電機偏轉(zhuǎn)角度.下載可編輯 .（ 3）空載最高連續(xù)工作頻率的測定步進電機空載連續(xù)運轉(zhuǎn)后緩慢調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)旋鈕使頻率提高，仔細觀察電機是否不失步，如不失步， 則再緩慢提高頻率，直至電機能連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高頻率，則該頻率為步進電機空載最高連續(xù)工作頻率。記為Hz。（ 4）平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系接通電源，將控制系統(tǒng)設(shè)置于連續(xù)運行狀態(tài)，再按執(zhí)行鍵，電機連續(xù)運轉(zhuǎn)，改變速度調(diào)節(jié)旋鈕，測量頻率f 與對應(yīng)的轉(zhuǎn)速n，即 n=f （ f ）。記錄 5-6 組于表 4 中。表

4、 4序 號f （ Hz）n(r/min)五、實驗報告經(jīng)過上述實驗后，須對照實驗內(nèi)容寫出數(shù)據(jù)總結(jié)并對電機試驗加以小結(jié)。(1) 單步運行狀態(tài)：步矩角(2) 角位移和脈沖數(shù)（步數(shù)）關(guān)系(3) 空載最高連續(xù)工作頻率(4)平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的特性n=f （ f ）六、思考題1 、影響步進電機步距的因素有哪些？對實驗用步進電機，采用何種方法步距最小？2 、平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系怎樣？為什么特別強調(diào)是平均轉(zhuǎn)速？七、注意事項步進電機驅(qū)動系統(tǒng)中控制信號部分電源和功放部分電源是不同的, 絕不能將電機繞組接至控制信號部分的端子上, 或?qū)⒖刂菩盘柌糠侄俗雍碗姍C繞組部分端子以任何形式連接。.下載可編輯 .實驗二直流伺

5、服電動機一、實驗?zāi)康恼莆罩绷魉欧妱訖C的機械特性和調(diào)節(jié)特性的測量方法。二、預(yù)習要點1 、分析掌握直流伺服電動機的運行原理。2、如何測量直流伺服電動機的機電時間常數(shù)，并求傳遞函數(shù)。三、實驗項目1、測直流伺服電動機的機械特性T=f （ n）。2、測直流伺服電動機的調(diào)節(jié)特性n=f （ Ua）。四、實驗方法1、 實驗設(shè)備序號型 號名稱數(shù) 量備 注1DD03導軌、測速發(fā)電機及轉(zhuǎn)速表1 件2DJ15直流并勵電動機 ( 也可用 DJ25)1 件作直流伺服電動機3DJ23校正直流測功機1 件4D31直流電壓、毫安、安培表2 件5D41三相可調(diào)電阻器1 件6D44可調(diào)電阻器、電容器1 件7D42三相可調(diào)電阻器1

6、 件8D51波形測試及開關(guān)板1 件9記憶示波器1 件另購2、屏上掛件排列順序D31、 D42、 D51、 D31、D44、 D413、用伏安法測直流伺服電動機電樞的直流電阻+RV 源0電VM22 樞電-AS圖 7-5測電樞繞組直流電阻接線圖(1) 按圖 7-5 接線，電阻 R 用 D44 上 1800 和 180 串聯(lián)共 1980 阻值，A 表選用 D31 量程選用 5A 檔，開關(guān) S 選用 D51。.下載可編輯 .(2) 經(jīng)檢查無誤后接通電樞電源，并調(diào)至220V，合上開關(guān) S，調(diào)節(jié) R 使電樞電流達到0.2A ，迅速測取電機電樞兩端電壓U 和電流 I ，再將電機軸分別旋轉(zhuǎn)三分之一周和三分之二

7、周。同樣測取U、 I ，記錄于表7-14 中，取三次的平均值作為實際冷態(tài)電阻。表 7-14序號U（V）I （ A）Ra（）Raref （）(3) 計算基準工作溫度時的電樞電阻由實驗直接測得電樞繞組電阻值，此值為實際冷態(tài)電阻值，冷態(tài)溫度為室溫，按下式換算到基準工作溫度時的電樞繞組電阻值。235RarefRa235refa式中：R aref 換算到基準工作溫度時電樞繞組電阻，（）Ra電樞繞組的實際冷態(tài)電阻，（） ref 基準工作溫度，對于E 級絕緣為75 a實際冷態(tài)時電樞繞組溫度，（）4、 測取直流伺服電動機的機械特性+勵磁電源220V組組繞I f2 A 2繞A 1 I f磁磁勵勵5321R f2

8、JRf 1JDD記憶示波器V 2V 1IF A4A2I aX 2S1 A3A 2R 2S 2R LR 1220V+電樞電源圖 7-6 直流伺服電動機接線圖（ 1）按圖 7-6 接線，圖中 Rf1 選用 D44上 1800 阻值， Rf2 選用 D42上 1800 阻值， R1選用 D41 上 6 只 90 串聯(lián)共 540 阻值， R2 選用 D44 上 180 阻值采用分壓器接法， RL 選用 D42 上 1800 加上 900 并聯(lián) 900 共 2250 阻值，開關(guān) S1 選用 D51，S2 選用 D44，A1、 A3 選用兩只D31上 200mA檔， A2、A4 選用 D31 上安培表。（

9、2）把 Rf1 調(diào)至最小， R1、 R2、 RL 調(diào)至最大，開關(guān)S1、 S2 打開，先接通勵磁電源，.下載可編輯 .再接通電樞電源并調(diào)至220V，電機運行后把R1調(diào)至最小。（3）合上開關(guān)S1，調(diào)節(jié)校正直流測功機DJ23 勵磁電流If2=100mA 校正值不變（如果是 DJ25 則取 If2=50mA ）。逐漸減小RL 阻值（注：先調(diào)1800 阻值，調(diào)到最小后用導線短接），并增大Rf1 阻值，使n=nN=1600r/min ，Ia=IN=1.2A ， U=UN=220V，此時電機勵磁電流為額定勵磁電流。（4）保持此額定電流不變，逐漸增加RL 阻值，從額定負載到空載（斷開開關(guān)S1），測取其機械特性

10、n=f （T），其中 T 可由 IF 從校正曲線查出，記錄n、 Ia 、 IF7-8組于表 7-15中。表 7-15U=UN=220VIf2 =mAIf =I fN =mAn(r/min)I a(A)I F(A)T(N.m)（5）調(diào)節(jié)電樞電壓為U=160V，調(diào)節(jié) Rf1 ，保持電動機勵磁電流的額定電流I f =I fN ，減小RL 阻值，使I a=1A，再增大RL 阻值，一直到空載，其間記錄7-8 組于表 7-16 中。表 7-16U=160VIf2 =mAIf =I fN =mAn(r/min)I a(A)I F(A)T(N.m)（6）調(diào)節(jié)電樞電壓為U=110V，保持 If=IfN不變，減小

11、R 阻值，使 I=0.8A ，再增大 RLaL阻值，一直到空載，其間記錄7-8 組于表 7-17 中。表 7-17U=110V If2 =mA If =I fN =mAn(r/min)I a(A)I F(A)T(N.m)五、實驗報告1 、由實驗數(shù)據(jù)求得電機參數(shù)：Raref 、 Ke、 KTRaref 直流伺服電動機的電樞電阻KeU aN電勢常數(shù)n0KT30 K e轉(zhuǎn)矩常數(shù)2、由實驗數(shù)據(jù)作出直流伺服電動機的三條機械特性曲線。.下載可編輯 .下載可編輯 .實驗三 工業(yè)機器人認知實驗一、實驗?zāi)康?、了解 UR5型工業(yè)機器人的功能、特點、適用領(lǐng)域；2、了解 UR5型工業(yè)機器人的一般設(shè)置方法和簡單操作過

12、程。二、實驗說明工業(yè)機器人是一種典型的機電一體化設(shè)備，并且廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域。丹麥Universal Robots 公司生產(chǎn)的 UR5型機器人是一種是一種小型、輕便、易用的機器人，在財力、人力和技術(shù)等方面具有顯著優(yōu)勢。 它最大的亮點是能夠?qū)崿F(xiàn)人機協(xié)作人與機器人的安全合作，能夠讓員工安全地與機器人近距離一起工作。圖 1、 UR5工業(yè)機器人示意圖本次實驗讓學生現(xiàn)場觀摩 UR5機器人的使用過程， 了解其特點及一般使用方法， 以增強學生對工業(yè)機器人的了解。三、實驗內(nèi)容及步驟實驗過程如后附圖所示，具體步驟如下所示：1） 連接控制箱電源，確保機器人周邊沒有障礙物體及人員；2） 取機器人配套平板顯

13、示器，按右上方圓鍵開機（圖2）；3） 進入初始化界面（圖3），按住開鍵，機器人開始初始化并自行校正，直至六個關(guān)節(jié)全部顯示正常后再松開；4） 進入機器人操作主界面（圖4），點擊為機器人編程，并選擇安裝設(shè)置頁，進入 TCP位置設(shè)置頁面（圖5）。 TCP指的是機器人末端執(zhí)行器，依工作類型不同而各異，可能是夾爪也可能是焊槍，尺寸不同。TCP 初始坐標系原點為末端關(guān)節(jié)的中心點，當安裝工具后，應(yīng)把原點設(shè)在工具末端位置，其值由X,Y,Z三個參數(shù)決定。本次實驗設(shè)定 Z=200mm,X，Y 都為 0。設(shè)置好后， 點擊更改運動和更改圖形兩個按鍵使之生效。5） 進入移動頁面，按各個方向按鍵，觀察機器人整機動作和各關(guān)

14、節(jié)的運動情況，觀測關(guān)節(jié)移動的角度數(shù)值。調(diào)節(jié)速度值，觀測運動變化情況。6） 點擊平板顯示器背后上方按鈕，這時機器人進入示教模式，可以用手拖動機械臂移動到任何位置，觀測關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角變化，松開示教按鈕后則不能再拖動機械臂。7） 演示例程，示范UR5機器人的實用價值和能力，學生自行操作加強印象。.下載可編輯 .四、操作示意圖圖 2、開機上電過程圖 3、開機后初始化機器人.下載可編輯 .圖 4、開機初始化后操作主界面圖 5、設(shè)定末端執(zhí)行器圖 6、機器人手動操作界面.下載可編輯 .下載可編輯 .實驗四 工業(yè)機器人編程實驗實驗?zāi)康模簩W習 UR5型工業(yè)機器人的編程方法實驗步驟：1) 進入程序頁面，點擊空程序按鈕，進入程序編制頁面，左方為機器人樹形程序，右方為可選擇主要指令。2)點擊移動鍵建立第一條移動指令，在右上方選擇移動類型。 MOVJ指令是在不同定義路點之間按默認最簡單路徑運行， 路徑可能是弧線； MOVL指令使得機器人末端TCP只能在路點之間沿直線運動。3) 為移動指令添加路點，可以用坐標值、增量值來設(shè)定路點，也可以按住示教按鈕后拖動機械臂到預(yù)期位置，松開示教按鈕即可將該位置記錄為一個路點。4) 選取路點類型為可變位置 ，此時可以用變量來設(shè)置路點，變量可以是絕對坐標值，以 px,y,z,rx,ry,rz方式定義，也可以是沿各個