一種微位移控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(shù)儀器儀表領(lǐng)域，具體涉及一種微位移控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微位移控制系統(tǒng)是一種集機(jī)械、光學(xué)、電子和計(jì)算機(jī)等多種技術(shù)于一體的智能化儀器。在先進(jìn)制造技術(shù)與科學(xué)研究中有著極其廣泛的應(yīng)用，也是現(xiàn)代工業(yè)檢測(cè)、質(zhì)量控制和制造技術(shù)中不可或缺的測(cè)量設(shè)備。微位移控制系統(tǒng)一般由微定位機(jī)構(gòu)、微位移檢測(cè)裝置和控制器組成?？刂破魇俏⑽灰葡到y(tǒng)的指揮中心，它按照一定的控制算法控制微定位平臺(tái)，使其按照一定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)精確定位。
[0003]傳統(tǒng)的三維微位移控制系統(tǒng)一般采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來實(shí)現(xiàn)定位。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即每施加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角，因此脈沖數(shù)與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的總步進(jìn)角度是呈線性關(guān)系的。另外，步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)控制變得非常簡(jiǎn)單。步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在控制精度要求不高的場(chǎng)合應(yīng)用較為廣泛，但是在實(shí)際應(yīng)用中，若步進(jìn)電機(jī)升、降速控制不合理，會(huì)造成步進(jìn)電機(jī)丟步或過沖；在開環(huán)控制系統(tǒng)中，由于步進(jìn)電機(jī)丟步現(xiàn)象的存在，無法獲知它是否精確地到達(dá)了預(yù)定位置，也就無法實(shí)現(xiàn)高精度的定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明旨在提出一種利用光柵傳感器的輸出作為微位移控制系統(tǒng)的位置反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的微位移控制系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:
一種微位移控制系統(tǒng)，由PC機(jī)、單片機(jī)主控單元、單片機(jī)控制系統(tǒng)外部電路、微位移定位機(jī)構(gòu)、限位開關(guān)、光柵傳感器以及顯示電路組成；其中，單片機(jī)控制系統(tǒng)外部電路、PC機(jī)與顯示電路均連接單片機(jī)主控單元；微位移定位機(jī)構(gòu)與單片機(jī)之間通過并聯(lián)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、光柵傳感器以及限位開關(guān)連接。
[0006]優(yōu)選地，所述的單片機(jī)控制系統(tǒng)外部電路由分別與單片機(jī)主控單元連接的串口電路、電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及顯示電路組成。
優(yōu)選地，所述的光柵傳感器分辨率為lum，自帶讀數(shù)頭，可直接輸出TTL電平或正弦波信號(hào)，為信號(hào)處理和與控制系統(tǒng)連接提供了便利。
[0007]優(yōu)選地，所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用THB7128芯片。
[0008]或者優(yōu)選地，所述的微位移定位機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)平移臺(tái)，并由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠進(jìn)行定位，重復(fù)定位精度可達(dá)3um。
[0009]或者優(yōu)選地，所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用雙全橋MOSFET驅(qū)動(dòng)，帶有自動(dòng)半流鎖定功能，內(nèi)置混合式衰減模式；內(nèi)置輸入下拉電阻；內(nèi)助溫度保護(hù)及過流保護(hù)。
[0010]更優(yōu)選地，所述的串口電路采用RS232進(jìn)行串行通信。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:
本發(fā)明STM32F103VCT6單片機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，并通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠完成規(guī)定的動(dòng)作。同時(shí)通過處理位置反饋信號(hào)來判斷運(yùn)動(dòng)是否到位，使三維微位移系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度大大提高，而且步進(jìn)電機(jī)采用升、降速控制，避免了步進(jìn)電機(jī)的直接啟動(dòng)與急停，大大改善了步進(jìn)電機(jī)的平穩(wěn)性，而且輸出功率頻率可以在20KHz以內(nèi)調(diào)節(jié)，具有很寬的速度范圍，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種微位移控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]一種微位移控制系統(tǒng)，由PC機(jī)、單片機(jī)主控單元、單片機(jī)控制系統(tǒng)外部電路、微位移定位機(jī)構(gòu)、限位開關(guān)、光柵傳感器以及顯示電路組成；其中，單片機(jī)控制系統(tǒng)外部電路、PC機(jī)與顯示電路均連接單片機(jī)主控單元；微位移定位機(jī)構(gòu)與單片機(jī)之間通過并聯(lián)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、光柵傳感器以及限位開關(guān)連接。
[0014]其中，單片機(jī)控制系統(tǒng)外部電路由分別與單片機(jī)主控單元連接的串口電路、電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及顯示電路組成。光柵傳感器分辨率為lum，自帶讀數(shù)頭，可直接輸出TTL電平或正弦波信號(hào)，為信號(hào)處理和與控制系統(tǒng)連接提供了便利。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用THB7128芯片。微位移定位機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)平移臺(tái)，并由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠進(jìn)行定位，重復(fù)定位精度可達(dá)3um。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用雙全橋MOSFET驅(qū)動(dòng)，帶有自動(dòng)半流鎖定功能，內(nèi)置混合式衰減模式；內(nèi)置輸入下拉電阻；內(nèi)助溫度保護(hù)及過流保護(hù)。串口電路采用RS232進(jìn)行串行通信。
[0015]為實(shí)現(xiàn)三維工作臺(tái)的精確定位，系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中，利用光柵傳感器的輸出作為微位移控制系統(tǒng)的位置反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。光柵傳感器的分辨率為lum，自帶讀數(shù)頭，可直接輸出TTL電平或正弦波信號(hào)，為信號(hào)處理和與控制系統(tǒng)連接提供了便利?？刂葡到y(tǒng)通過光柵傳感器反饋信號(hào)來判斷是否達(dá)到了預(yù)定位置，進(jìn)而做出相應(yīng)的調(diào)整動(dòng)作。從而達(dá)到精確定位的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微位移控制系統(tǒng)，其特征在于:由PC機(jī)、單片機(jī)主控單元、單片機(jī)控制系統(tǒng)外部電路、微位移定位機(jī)構(gòu)、限位開關(guān)、光柵傳感器以及顯示電路組成；其中，單片機(jī)控制系統(tǒng)外部電路、PC機(jī)與顯示電路均連接單片機(jī)主控單元；微位移定位機(jī)構(gòu)與單片機(jī)之間通過并聯(lián)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、光柵傳感器以及限位開關(guān)連接。2.如權(quán)利要求1一種微位移控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的單片機(jī)控制系統(tǒng)外部電路由分別與單片機(jī)主控單元連接的串口電路、電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及顯示電路組成。3.如權(quán)利要求1一種微位移控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的光柵傳感器分辨率為1_，自帶讀數(shù)頭，可直接輸出TTL電平或正弦波信號(hào)，為信號(hào)處理和與控制系統(tǒng)連接提供了便利。4.如權(quán)利要求1一種微位移控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用THB7128 芯片。5.如權(quán)利要求1一種微位移控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的微位移定位機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)平移臺(tái)，并由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠進(jìn)行定位，重復(fù)定位精度可達(dá)3_。6.如權(quán)利要求4一種微位移控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用雙全橋MOSFET驅(qū)動(dòng)，帶有自動(dòng)半流鎖定功能，內(nèi)置混合式衰減模式；內(nèi)置輸入下拉電阻；內(nèi)助溫度保護(hù)及過流保護(hù)。7.如權(quán)利要求2—種微位移控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的串口電路采用RS232進(jìn)行串行通信。
【專利摘要】本發(fā)明涉及電子技術(shù)儀器儀表領(lǐng)域，具體涉及一種微位移控制系統(tǒng)。一種微位移控制系統(tǒng)，由PC機(jī)、單片機(jī)主控單元、單片機(jī)控制系統(tǒng)外部電路、微位移定位機(jī)構(gòu)、限位開關(guān)、光柵傳感器以及顯示電路組成；其中，單片機(jī)控制系統(tǒng)外部電路、PC機(jī)與顯示電路均連接單片機(jī)主控單元；微位移定位機(jī)構(gòu)與單片機(jī)之間通過并聯(lián)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、光柵傳感器以及限位開關(guān)連接。本發(fā)明使三維微位移系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度大大提高，而且步進(jìn)電機(jī)采用升、降速控制，避免了步進(jìn)電機(jī)的直接啟動(dòng)與急停，大大改善了步進(jìn)電機(jī)的平穩(wěn)性，而且輸出功率頻率可以在20KHz以內(nèi)調(diào)節(jié)，具有很寬的速度范圍，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號(hào)】CN105629813
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410598326
【發(fā)明人】王耀斌
【申請(qǐng)人】陜西盛邁石油有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2014年10月31日