總結(jié)精密位移工作臺(tái)定定位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)報(bào)告

添加時(shí)間：2016-7-3 5:35:38 作者：浙江金科機(jī)械傳動(dòng)有限公司

1 精密位移工作臺(tái)系統(tǒng)的原理與結(jié)構(gòu)
x-y精密位移工作臺(tái)的閉環(huán)控制系統(tǒng)由x-y工作臺(tái)、步進(jìn)電機(jī)、光柵尺、控制電路和計(jì)算機(jī)組成.如圖1所示,在x-y工作臺(tái)的x方向,步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn),驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng);同時(shí)在工作臺(tái)的另一端,計(jì)量光柵的測桿接收到工作臺(tái)的位移信號(hào),控制電路對(duì)計(jì)量光柵的輸出信號(hào)進(jìn)行細(xì)分、辨向和計(jì)數(shù)處理;在軟件中計(jì)算出工作臺(tái)的實(shí)際位移后,對(duì)實(shí)際位移與目標(biāo)位移量進(jìn)行比較,用二者之間的差值去控制步進(jìn)電機(jī)的精確定位.對(duì)于x-y工作臺(tái)的y方向的驅(qū)動(dòng)也是如此.工作臺(tái)采用共運(yùn)動(dòng)基面設(shè)計(jì),承載工件的工作臺(tái)在x、y向移動(dòng)時(shí),始終貼著陶瓷精密平板上表面運(yùn)動(dòng),使運(yùn)動(dòng)平面有較高的平面度.

2 精密位移工作臺(tái)的工作原理
精密位移工作臺(tái)主要利用光柵莫爾條紋原理來實(shí)現(xiàn).精密位移工作臺(tái)的輸入量是機(jī)械位移,輸出量一般是與莫爾信號(hào)周期對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào).計(jì)量光柵傳感器也可以直接輸出模擬的莫爾信號(hào).高倍數(shù)細(xì)分需要光柵傳感器輸出莫爾信號(hào).當(dāng)計(jì)量光柵傳感器輸入位移量的變化速度恒定時(shí),輸出莫爾信號(hào)近似為正弦波,由于一個(gè)光柵傳感器輸出的兩路正交莫爾信號(hào)包含了位移的全部信息,所以通過對(duì)兩路正交莫爾信號(hào)的直接測量.可以獲得所需要的位移值.假設(shè)從光柵尺出來的兩路信號(hào)經(jīng)過放大和去直流后為va=sinθ,vb=cosθ, va、vb信號(hào)是模擬信號(hào),經(jīng)過過零處理后變?yōu)閮陕废嗖顬?0°的方波信號(hào)a、b,一個(gè)周期方波信號(hào)對(duì)應(yīng)著莫爾條紋交替變化一次,對(duì)方波進(jìn)行計(jì)數(shù),可實(shí)現(xiàn)對(duì)位置的測量.同時(shí),對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行倍頻細(xì)分,可提高測量的分辨率.

3 精密位移工作臺(tái)的定位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
精密位移工作臺(tái)定位控制系統(tǒng)總的操作由計(jì)算機(jī)完成.首先設(shè)置目標(biāo)位移量,計(jì)算機(jī)通過i/o接口控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng),同時(shí)光柵尺對(duì)精密工作臺(tái)的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測,并將檢測到的實(shí)際位移信號(hào)反饋回計(jì)算機(jī)中,與目標(biāo)位移量進(jìn)行比較,其差值作為新的控制量進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行移動(dòng)定位,直到達(dá)到所要求的定位精度為止.
從計(jì)量光柵得到的工作臺(tái)的實(shí)際位移與目標(biāo)位移相比較,如果差值滿足允許誤差,則進(jìn)入下一步的驅(qū)動(dòng),完成定位;如果差值不滿足允許誤差,則要根據(jù)差值調(diào)整工作臺(tái)的位置,如此循環(huán),直到滿足允許誤差.