步進(jìn)電機(jī)實(shí)用案例

1、步進(jìn)電機(jī)實(shí)用案例步進(jìn)電機(jī)在三維掃描系統(tǒng)中的應(yīng)用 三維掃描系統(tǒng)工作原理概述三維掃描系統(tǒng)工作原理概述通過(guò)57HS2A76-304型號(hào)步進(jìn)電機(jī)控制滾珠絲杠帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)掃描儀豎直方向的運(yùn)動(dòng)。選擇86HS2A101-504-01步進(jìn)電機(jī)控制支撐桿旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)掃描儀在豎直平面按一定角度旋轉(zhuǎn)。選擇 86HS2A101-504-01步進(jìn)電機(jī)控制電動(dòng)回轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)圓形電磁盤(pán)的360度旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)待檢測(cè)工件的自動(dòng)掃描。 三維掃描系統(tǒng)工作流程圖三維掃描系統(tǒng)工作流程圖 先先 使使 掃掃 描描 儀儀 返返 回回 原原 點(diǎn)點(diǎn) 在在 電電 磁磁 吸吸 盤(pán)盤(pán) 上上 安安 裝裝 工工 件（葉片）件（葉片） 調(diào)調(diào) 整

2、整 掃掃 描描 儀儀 位位 置置先連動(dòng)控制調(diào)先連動(dòng)控制調(diào)整好掃描儀在整好掃描儀在豎直方向大致豎直方向大致位置位置先連動(dòng)控制調(diào)整先連動(dòng)控制調(diào)整好掃描儀的俯仰好掃描儀的俯仰角度角度先連動(dòng)控制調(diào)整好先連動(dòng)控制調(diào)整好葉片被掃描的第一葉片被掃描的第一個(gè)截面?zhèn)€截面通過(guò)點(diǎn)動(dòng)控制精通過(guò)點(diǎn)動(dòng)控制精確定位豎直位置確定位豎直位置通過(guò)點(diǎn)動(dòng)控制精通過(guò)點(diǎn)動(dòng)控制精確調(diào)整俯仰角度確調(diào)整俯仰角度通過(guò)點(diǎn)動(dòng)控制精確通過(guò)點(diǎn)動(dòng)控制精確調(diào)整截面位置調(diào)整截面位置 開(kāi)始掃描開(kāi)始掃描依次調(diào)整截依次調(diào)整截面位置掃描面位置掃描掃描完成掃描完成后處理后處理運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈1.用步進(jìn)電機(jī)1經(jīng)過(guò)減速器2和聯(lián)軸器3驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠5轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲杠5經(jīng)螺母帶動(dòng)滑座

3、6上下移動(dòng)，從而可以實(shí)現(xiàn)與滑座連接的掃描儀上下移動(dòng)。2.滑座6上的步進(jìn)電機(jī)通過(guò)減速器和聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)擺臂7繞軸擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)掃描儀俯仰角的變化。3.工作臺(tái)9可以實(shí)現(xiàn)360旋轉(zhuǎn).任務(wù)任務(wù)根據(jù)掃描儀的工作原理可以確定為了實(shí)現(xiàn)掃描儀正常共作所需要進(jìn)行的工作：1.根據(jù)實(shí)現(xiàn)掃描儀上下移動(dòng)所需要的最大轉(zhuǎn)矩選擇步進(jìn)電機(jī)的類(lèi)型；2.進(jìn)行慣量匹配所需要的減速器類(lèi)型；3.驅(qū)動(dòng)擺臂擺動(dòng)所需要的步進(jìn)電機(jī)的選型；4.進(jìn)行慣量匹配所需要的減速器的類(lèi)型；5.實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)所需需要步進(jìn)電機(jī)的類(lèi)型。擺臂的工作狀況擺臂的工作狀況擺臂用來(lái)實(shí)現(xiàn)改變掃描儀的俯仰角，擺臂在空行程是實(shí)現(xiàn)最大的擺速 ,最短加速時(shí)間 ，從而計(jì)算求得最大加速度

4、 ,當(dāng)擺臂在水平位置加速啟動(dòng)時(shí)，所需要驅(qū)動(dòng)力矩最大。/6Lwrads1ts2/6LwRradst擺臂的結(jié)構(gòu)擺臂的結(jié)構(gòu)擺臂的長(zhǎng)度300mm ,質(zhì)量大約為 3kg ,掃描儀整體的質(zhì)量大約為 10kg ，根據(jù)這些已知條件可以求得要想實(shí)現(xiàn)掃描儀俯仰角改變所需要的最大驅(qū)動(dòng)功率，由此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的選型0.3lm13mk g21 0mk g1210.322210011112222222120.15,0.3310/0.3100.090.0939.80.154.466100.3109.80.329.8764.4629.8734.3334.3317.986lrm rmmkgmlJx dxx dxkgmTJ

5、Rm grNmTm Rrm grNmTTTNmWTwW控制豎直方向運(yùn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的選擇控制豎直方向運(yùn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的選擇用運(yùn)動(dòng)控制卡來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)，控制步進(jìn)電機(jī)在豎直方向運(yùn)動(dòng)?？刂埔螅豪眠\(yùn)動(dòng)控制卡控制步進(jìn)電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制滑塊在豎直方向的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，點(diǎn)擊馬上停止轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)軸鎖?。?。按下脫機(jī)按鈕，電機(jī)軸松開(kāi)。控制豎直方向運(yùn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的選擇控制豎直方向運(yùn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的選擇對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的選擇我們主要考慮了兩個(gè)方面，一是電機(jī)的最大靜力矩，要求能夠拖動(dòng)負(fù)載。二是選擇電機(jī)的步距角，但是由于我們選擇的是帶細(xì)分功能的驅(qū)動(dòng)器，可以通過(guò)細(xì)分來(lái)改變步距角。相關(guān)計(jì)算：利用公式 （n為脈沖數(shù)，L為移動(dòng)距離，

6、p為滾軸絲桿的螺距， 為步距角）計(jì)算脈沖數(shù) n,我們選擇步距角為1.8度，經(jīng)測(cè)量最大移動(dòng)距離為1250mm，選擇的滾軸絲杠的螺距為5mm.代入計(jì)算可得n為50000.設(shè)置為5細(xì)分，電機(jī)每轉(zhuǎn)一周可發(fā)出 =1000個(gè)脈沖。360pLn58 . 1360控制豎直方向運(yùn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的選擇控制豎直方向運(yùn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的選擇電機(jī)所需拖動(dòng)的最大重量為100N，計(jì)算負(fù)載最大時(shí)的靜力矩為1 。選擇57HS2A76-304型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)最大靜力矩是1.8 ，額定電流為3A,機(jī)身長(zhǎng)度76mm,轉(zhuǎn)子慣量為440，重量1.05Kg,符合要求。mNmN 控制掃描儀按一定角度旋轉(zhuǎn)的電機(jī)的計(jì)算與選擇控制掃描儀按一定角度

7、旋轉(zhuǎn)的電機(jī)的計(jì)算與選擇同樣用運(yùn)動(dòng)控制卡來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)順時(shí)針與逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)，用一個(gè)機(jī)械限位來(lái)限制掃描儀旋轉(zhuǎn)的最大角度?？刂埔螅河眠\(yùn)動(dòng)控制卡控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)按下開(kāi)始按鈕時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)到某一位置時(shí)，按下停止按鈕，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)軸被鎖?。?。連桿在水平時(shí)電機(jī)軸承受的力矩最大，測(cè)量得掃描儀重2Kg,力臂最長(zhǎng)為228mm,計(jì)算可得力矩最大為4.56Nm.控制掃描儀按一定角度旋轉(zhuǎn)的電機(jī)的計(jì)算與選擇控制掃描儀按一定角度旋轉(zhuǎn)的電機(jī)的計(jì)算與選擇選擇的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為86HS2A101-504-01，該電機(jī)的最大靜力矩為6Nm,額定電流為5A，機(jī)身長(zhǎng)度101mm，重量為3.25Kg,經(jīng)測(cè)試符合要求

8、。由于控制電動(dòng)回轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)的精度要求不高，經(jīng)測(cè)試86HS2A101-504-01型號(hào)步進(jìn)電機(jī)可滿(mǎn)足控制要求，故在此不在過(guò)多贅述。擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的匹配擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的匹配0.322210022222 2212424100.09100.30.90.90.090.992.710,90%0.99642.7100.9lLMMLpLMJx dxx dxkgmJm rkgmJJJkgmJkgmwJiwJ根據(jù)負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，由最佳慣量匹配求得所需要減速器的傳動(dòng)比符號(hào)說(shuō)明：擺臂相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 掃描儀相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 擺臂和掃描儀組合（負(fù)載）相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 所選型號(hào)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 慣量匹配的最佳傳動(dòng)比1J2JLJMJpi根據(jù)最佳傳動(dòng)比可以求得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩經(jīng)減速器后的最大輸出轉(zhuǎn)矩：8.7,64,34.338.7 64556.8ppTNm iTNmTT iNmTT額出額出由此可知，所選擇的步進(jìn)電機(jī)動(dòng)力方面滿(mǎn)足要求，傳動(dòng)比較大，選用諧波減速器較合適。根據(jù)滑座上下的移動(dòng)速度狀況及絲杠所驅(qū)動(dòng)負(fù)載的質(zhì)量，選用的滾珠絲杠公稱(chēng)直徑 16mm ，導(dǎo)程10mm16dmm10pmm滑座的質(zhì)量 11kg ，滑座上安裝的驅(qū)動(dòng)擺臂擺動(dòng)裝置的質(zhì)量 3kg ，由此可得絲杠驅(qū)動(dòng)豎直上下運(yùn)動(dòng)負(fù)載的質(zhì)量5mkg滑 座5