【《高精密转台测控系统的总体方案设计案例》2000字】

16高精密转台测控系统的总体方案设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u20266高精密转台测控系统的总体方案设计案例 1260931.1高精密转台测控系统设计要求和参数 1262251.1.1参数要求 1294231.1.2设计参数 1199721.2总体方案设计 21.1高精密转台测控系统设计要求和参数本设计是对高精密转台设计的一种测控系统，通过对角度传感器、接触力传感器。为了能更准确的完成上述设计，提出以下参数要求。1.1.1参数要求传感器参数要求本设计是通过使用角度传感器、接触力传感器、多轴运动控制器、电机、驱动器等来实现转台的高精度旋转运动及角度定位。根据任务书的要求，高精密转台应具有角度、接触力、气体压力等传感器计算机数据采集功能。并能通过人机交互程序来实现远程控制，另外在角度测量范围的要求是在0~360°，转台角度微调分辨率为0.1角秒。接触力测量范围是0~10kg气体压力测量范围是0~1MPa，通过这些参数的要求来筛选并找到合适的角度、接触力、气体压力传感器。运动参数要求高精密转台为了能满足它在运动控制上面的要求，在任务书中的对其的要求是多轴运动控制的轴数不能少于5轴，在此基础上还得满足通过计算机人机交互界面设置各轴运动，观测传感器数据。所以需要工作人员在人机交互界面上通过对各轴电机的控制其速度和方向来满足高精密转台在进行测量等工作时的多轴同时运动。1.1.2设计参数高精密转台测控系统技术参数及要求：应具有角度、接触力、气体压力等传感器计算机数据采集功能；角度测量范围：0~360°，转台角度微调分辨率：0.1角秒；接触力测量范围：0~10kg；气体压力测量范围：0~1MPa；多轴运动控制轴数不少于5轴；可通过计算机人机交互界面设置各轴运动，观测传感器数据。为了满足上述的要求，在选型角度、接触力、气体压力等传感器时要特别注意传感器本身的设计参数是否满足要求的参数，若有多个同时满足的情况可以选性价比或者精度更高的传感器。对于高精密转台的多轴运动控制选择步进电机驱动，步进电机带动直线或者转动运动模组其中的滚珠丝杠传动，滚珠丝杠带动转动运动模块，转台两端各一个传动装置使平台转动。而带动步进电机需要步进电机驱动器并且受到运动控制。另外，传感器，运动控制器等与PC机连接，通过人机交互程序来实现测量和数据采集。1.2总体方案设计1.1.1设计思路根据总体的设计和参数，本设计需要工作人员远程操控转台多轴运动的控制系统，同时通过各种传感器测得数据并采集，工作人员通过人机交互界面来接收测量数据。通过调研文献和相关资料，以及所学过的课本中的知识，可以利用多轴运动控制器，通过设计控制程序可以实现对步进电机的精确控制。另外，总电路图方面也可通过单片机等相关知识对步进电机、驱动器、传感器等进行连接。对于人机交互程序可以通过使用Labview进行仿真，使传感器与计算机连接从而观测并接收数据。方案一：通过单片机控制对于测控来说选择通过单片机进行控制应该是第一个也是个人认为比较合适的一个选择。首先单片机价格低廉，但是其功能非常强大。通过查阅文献也了解到单片机大大小小也广泛的运用在测控方面。数据传输方面通过单片机串行端口控制通讯，单片机通过生成脉冲信号驱动步进电机的运转。步进电机带动多轴运动，人机控制页面与单片机相连，测控的数据通过单片机传回人机交互程序。如图2-1所示。测控系统大致组成如下图所示，角度，接触力，气体压力传感器可直接与计算机相连，通过USB和串行端口通讯。这些工作可使用proteus软件进行仿真。但缺点是其运行速度较慢，抗干扰以及自我保护能力较差，容易过载烧坏芯片。图2-1单片机测控系统设计（2）方案二：PLC控制系统PLC相对来说在工业上面更加专业，主要专门用来操控工程里面的数控电子操作设备，通过查阅资料和文献了解到，plc控制系统其信号强度高，抗干扰能力强，可以自由控制许多类型的机械设备的生产过程，其内部存储器用来存储控制高精密转台的算术指令代码。所以可以事先将控制程序编好，然后通过plc的电线来控制电机转动来实现高精密转台的控制和数据采集。但plc的结构较为复杂，总的工作量会加重。图2-2PLC测控系统设计（3）方案三：多轴运动控制器通过查阅网上资料和阅读相关文献，多轴运动控制器是新一代的基于PC的通用的控制硬件系统，该系统可以较容易的集成到电路网络中，同时仍保留PLC的稳定性和模块化的形式。以其为核心依赖他的强大的数据处理和迅速的编程程序逻辑，在常见的机械仪器中有许多独立的轴系，每个都可进行独立运行并接受的相应的信号，使用它在生活中适用于多轴控制的精密仪器或者机械结构。对于高精密转台控制电机来说这个是比较适合的选择图2-3运动控制器测控系统框图综合上述的方案来看，我决定选择多轴运动控制器，多轴运动控制器从成本和性能上来说都相对合适，复杂程度来说也较为中等，其直接于电机控制器连接能做到控制电机驱动。单片机虽然