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步进电机实用案例 步进电机在三维扫描系统中的应用 三维扫描系统工作原理概述 通过57HS2A76 304型号步进电机控制滚珠丝杠带动滑块运动 实现扫描仪竖直方向的运动 选择86HS2A101 504 01步进电机控制支撑杆旋转 实现扫描仪在竖直平面按一定角度旋转 选择86HS2A101 504 01步进电机控制电动回转台的旋转 实现圆形电磁盘的360度旋转 从而实现对待检测工件的自动扫描 三维扫描系统工作流程图 运动链 1 用步进电机1经过减速器2和联轴器3驱动滚珠丝杠5转动 滚珠丝杠5经螺母带动滑座6上下移动 从而可以实现与滑座连接的扫描仪上下移动 2 滑座6上的步进电机通过减速器和联轴器直接驱动摆臂7绕轴摆动 从而实现扫描仪俯仰角的变化 3 工作台9可以实现360 旋转 任务 根据扫描仪的工作原理可以确定为了实现扫描仪正常共作所需要进行的工作 1 根据实现扫描仪上下移动所需要的最大转矩选择步进电机的类型 2 进行惯量匹配所需要的减速器类型 3 驱动摆臂摆动所需要的步进电机的选型 4 进行惯量匹配所需要的减速器的类型 5 实现工作台转动所需需要步进电机的类型 摆臂的工作状况 摆臂用来实现改变扫描仪的俯仰角 摆臂在空行程是实现最大的摆速 最短加速时间 从而计算求得最大加速度 当摆臂在水平位置加速启动时 所需要驱动力矩最大 摆臂的结构 摆臂的长度300mm 质量大约为3kg 扫描仪整体的质量大约为10kg 根据这些已知条件可以求得要想实现扫描仪俯仰角改变所需要的最大驱动功率 由此可以实现对步进电机的选型 控制竖直方向运动步进电机的选择 用运动控制卡来控制步进电机 控制步进电机在竖直方向运动 控制要求 利用运动控制卡控制步进电机匀速转动 从而控制滑块在竖直方向的运动 当按下停止按钮时 点击马上停止转动 电机轴锁住 按下脱机按钮 电机轴松开 控制竖直方向运动步进电机的选择 对于步进电机的选择我们主要考虑了两个方面 一是电机的最大静力矩 要求能够拖动负载 二是选择电机的步距角 但是由于我们选择的是带细分功能的驱动器 可以通过细分来改变步距角 相关计算 利用公式 n为脉冲数 L为移动距离 p为滚轴丝杆的螺距 为步距角 计算脉冲数n 我们选择步距角为1 8度 经测量最大移动距离为1250mm 选择的滚轴丝杠的螺距为5mm 代入计算可得n为50000 设置为5细分 电机每转一周可发出 1000个脉冲 控制竖直方向运动步进电机的选择 电机所需拖动的最大重量为100N 计算负载最大时的静力矩为1 选择57HS2A76 304型号的步进电机 该步进电机最大静力矩是1 8 额定电流为3A 机身长度76mm 转子惯量为440 重量1 05Kg 符合要求 控制扫描仪按一定角度旋转的电机的计算与选择 同样用运动控制卡来控制步进电机 实现电机顺时针与逆时针的旋转 用一个机械限位来限制扫描仪旋转的最大角度 控制要求 用运动控制卡控制电机的转动 当按下开始按钮时 电机转动 转动到某一位置时 按下停止按钮 电机停止转动 电机轴被锁住 连杆在水平时电机轴承受的力矩最大 测量得扫描仪重2Kg 力臂最长为228mm 计算可得力矩最大为4 56Nm 控制扫描仪按一定角度旋转的电机的计算与选择 选择的步进电机型号为86HS2A101 504 01 该电机的最大静力矩为6Nm 额定电流为5A 机身长度101mm 重量为3 25Kg 经测试符合要求 由于控制电动回转台的旋转的精度要求不高 经测试86HS2A101 504 01型号步进电机可满足控制要求 故在此不在过多赘述 摆臂转动惯量的匹配 根据负载的转动惯量和步进电机的转动惯量 由最佳惯量匹配求得所需要减速器的传动比 符号说明 摆臂相对于转轴的转动惯量扫描仪相对于转轴的转动惯量摆臂和扫描仪组合 负载 相对于转轴的转动惯量所选型号步进电机转子转动惯量惯量匹配的最佳传动比 根据最佳传动比可以求得步进电动机的额定转矩经减速器后的最大输出转矩 由此可知 所选择的步进电机动力方面满足要求 传动比较大 选用谐波减速器较合适 根据滑座上下的移动速度状况及丝杠所驱动负载的质量