【《高精密转台控制系统的硬件系统设计案例》10000字】

1.41高精密转台控制系统的硬件系统设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u16738高精密转台控制系统的硬件系统设计案例 196461.1传感器数据采集系统硬件选型 1311481.1.1角度传感器数据采集硬件设计 21231.1.2接触力传感器数据采集硬件设计 449671.1.3气体压力传感器数据采集硬件设计 655171.2传感器数据采集系统设计 929571.2.1数据采集硬件系统 9278111.3粗调控制系统设计 1158401.1.1步进电机的介绍 12112461.1.2步进电机的分类 12322131.1.3步进电机的工作原理 13122401.1.4步进电机选型 14206081.1.5步进电机的驱动 173801.1.6多轴运动控制器选型 19206251.4微调运动控制系统设计 23111741.1.1线性促动器的设计 23138461.1.2运动控制器设计 2496401.5硬件连接 251.1传感器数据采集系统硬件选型高精密转台在工作时，转台上面的载体物品会在向心力和重力的作用下，而他们的合力可以使转台角度发生变化，产生一个倾角，这个倾角的测量非常小，人为测量误差较大，这就需要用到角度传感器。于此同时，主要带动转台的运动是转台两端的两个摩擦轮，两个动轮于转台接触，电机带动两个动轮转动从而使平台缓慢转动，在动轮和平台接触方面需要接触力传感器来测量接触力的大小。而转台的转动实际是靠一个气浮轴，所以需要气体压力传感器对气浮轴进行监测。1.1.1角度传感器数据采集硬件设计角度传感器是利用仪器角度的形变来测量的传感器。也叫做角度编码器。目前市面上大部分的传感器可分为圆光栅式传感器以及光电式传感器。光电式传感器的特点是更精密，反应速率高，不用接触即可测量等特点。圆光栅传感器有具有特性平稳、高分辨率、精度合适等特点。本次课题的转台角度微调分辨率为0.1角秒，所以选用精度更高，稳定性更好的圆光栅传感器。圆光栅可分为径光栅、切向光栅以及环形光栅三类，是由主光栅和指示光栅组成，主光栅又称为标尺光栅或定光栅，相对于设置一个固定的尺子作为运动的参考点。指示光栅又称为动光栅，是指随着转轴运动的读数头通过测量与定光栅相差的角度，并且通过接口传回上位机。在本次设计的系统中，栅尺作为定光栅，读数头作为指示光栅。两者的栅线需要成一定的角度安装才能行成正弦规律分布的叠栅条纹，叠栅条纹以转轴的相对方向移动，照射到接收光学信号的电子元件上，通过输出端得到一系列电脉冲信号，再经过放大、调整、辨向和计数来产生数字信号.本次设计选用的是是俄罗斯skbis思科博公司的LIR-6205型光栅角度传感器。首先从精度的要求来看分辨率为0.01角秒，精度为0.1角秒，符合任务书对角度传感器参数的要求。LIR-6205是为高精度而设计的，测量机床主轴系统、圆分度机、经纬仪、望远镜、雷达等角度运动。该编码器的基础是直径为125mm的测量盘，其表面进行了162000行数的干涉途径向衍射光栅。固定在轮毂上的测量盘安装在旋转轴系统的转子上。图3-1LIR-6205圆光栅角度传感器外形图编码器有一个定义“零”的角位置（参考标记）的系统，即用于修正系统误差，也可用于安装参考点，以及启动和停止测量。测量既可以在静态模式下进行，也可以在旋转时进行。而对于旋转测量，在选通器上测量信息的配准方式。使用来自外部设备的信号。部分技术参数：测量范围：0到360°旋转正弦测量信号的周期数：324000测量精度：0.1角秒分辨率：0.01角秒捕获值的延迟（不超过）：±0.2微秒旋转工作频率范围：0到5Hz输出接口：RS485参考标记的准确度：±8″最大旋转频率：20rps内部计时器测量信息配准模式下输出寄存器中角度的更新频率：1.8kHz图3-2轴向系统上的圆光栅角度传感器总览1.1.2接触力传感器数据采集硬件设计在高精密转台中，我们需要转台两旁的粗调机构的摩擦轮和转台接触并带动转台转动，在这里面接触力传感器的作用就是粗调机构通过直线移动模组与转台接触产生了一个压力，在整个转台运行的过程中需要时刻对这个接触力进行测量。本次设计选用的接触力传感器是大洋传感系统工程有限公司的DYLY-109型号的接触力传感器。其具有相对来说结构稳定，设计合理，整体精度较高等特点，表面材料方面采用的是优质不锈钢。图3-3DYLY-109外形图DYLY-109主要是用来测量机器人手抓力，按键手感度收集指纹按压力测试仪，冷热压机压力检测，自动锁螺丝等安装空间小的力值监测领域。这次的接触力传感器需要安装在粗调机构里面的直线滑台里，因为空间较小所以这个微型测力传感器相对合适。表3-1接触力传感器技术参数表名称参数名称参数量程：0-10kg材质：不锈钢输出灵敏度：1.0-2.0mV/V阻抗：350Ω零点输出：±2%F.S.绝缘电阻：≥5000MΩ/100VDC工作温度范围：-20~80℃使用电压：5-10V安全超载：安全超载：150%极限超载：200%滞后：0.05%F.S.非线性：0.1%F.S.重复性：0.05%F.S.温度灵敏度漂移：0.05%F.S./10℃零点温度漂移：0.05%F.S./10℃TEDS可选由于这个小型的接触力传感器在输出信号的时候，其RS485的信号较弱，不能直接与上位机的传感器采集卡相连，所以在数据传输中途需要增加一个信号放大器或者变送器来放大信号。这里选用的是DY500型号的变送器。图3-4DY500外形图和其端子定义DY500的主要功能及技术指标：变送器供电电压为直流12-26V功耗<3W。数据采集精度12-16位（与采样速度有关）。通讯采样RS485-ModbusRTU协议，通讯速率1200-115200bps（默认19200/8位数据位/无校验/1位停止位）；通过上位机可以读取实时测量值，实现清零、标定、参数修改等操作。变送输出0-10V或者4-20mA。通讯和变送两路可同时精准输出。一键清零与自动清零功能。综合精度误差0.1%。外接智能传感器，供电电压5V，具有上电自动校准功能，配合本公司带有TEDS功能的传感器可以实现自动校准。DY500的通信功能：仪表附带485通讯接口，通讯模式可选ModbusRTU和主动发送两种模式。ModbusRTU模式可以读取当前测量值和参数值，并且能够修改参数值和实现清零功能。主动发送模式下仪表不断发送固定8位数据的ASCII码包。1.1.3气体压力传感器数据采集硬件设计气体压力传感器主要是用于测量气体绝对压强的转换装置，可用于测量气压、液压、水压、油压压力压强等数值，它的稳定性相对可靠。本次设计用到的气体压力传感器主要是用于对于转台主轴的气浮轴的供气压力进行测量，其气体压力传感器应能满足测量足够的空气，气体压力测量范围在0~1MPa。本次设计是用到的搏控公司的HDP500系列传感器，其核心采用了高性能的进口高精度扩散硅芯体，其线性度可达万分之一。这个传感器的标准信号脸圆圆其电流、电压的毫伏频率，同时可以与数据采集卡，各种仪器测控，可编程控制器等直接连接。当传输距离较远可采用电压输出的方案。HDP500具有较高的环境适应性，首先其整个外观是由304不锈钢密封，防止化学腐蚀，相对于其他传感器体积小，同时还有很强的抗压抗震的性能。并且耐震，抗射频干扰。其赫斯曼接头接触更可靠，接线方便。HDP500系列传感器同时支持多种款式定制，比如说常规型，防水型，显示型，耐腐蚀型等，在现实中可以根据具体情况进行定制选型，满足各种场合和测压要求，方便安全。图3-5HDP500系列传感器外形图该产品具有以下特点：外形结构多样化电子打印标签抗干扰能力强、稳定性强采用316L不锈钢的结构隔片、其抗化学腐蚀能力高于304不锈钢小型放大器，电压、电流的信号输出高精密、整体为优质不锈钢，经过数次焊接，实现了整体的固态设计，在恶劣的环境中依然可以长期使用高质量接线端口，抗干扰强，能够长期稳定欧洲进口赫斯曼接头，可以使信号进一步稳定10年工艺考验，不断设计优化的电路，抗干扰能力极强六年使用寿命，设计时间更久进口的扩散硅芯体，测量更加准确表3-2压力传感器详细参数名称参数名称参数产品名称压力变送器被测介质液体，气体，真空，油等精度等级0.1%，0.25%（默认）稳定性0.1%F.S测量范围-100KPA～+100MPA区间任选输出信号4-20mA（默认）、0-10V、0-5V电源电压9-36VDC（默认），5VDC,1.3VDC通讯输出RS485、4-20MA+HART安装接口M20*1.5（默认）、G1/4、G1/2使用温度-20～+70℃过载极限额定量程1.5倍负载电阻≤600ΩHDP500系列气体压力传感器的压力敏感核心就是其内部的电阻，该型号传感器采用高精度扩散硅芯体，可达到精度高、安装方便等特点。内部具有专用桥式电路，电桥将输出与压力对应的电信号，在经过内阻通过的电桥变化变为压力信号的输出。通过产品信息得知，在数据采集反馈上有专门的RS485型的通讯接口，RS485型通讯接口可以直接与上位机相应的接口或测控人机交互界面等仪器连接，非常方便。引线方面其中两条线对应的其24V电源，剩下的两条即其相对于的RS485A和RS485B的接线输出。因此采用RS485的四线制电流输出的方法接线即可。如下图所示。图3-6传感器4线制电流输出接线图1.2传感器数据采集系统设计在我们完成了传感器的选型之后，就需要采集这些传感器收集到的数据，并通过上位机来接收这些数据。首先，传感器数据采集系统的硬件由电源、信号放大器或接线盒、传感器、pc机组成，各种硬件通过不同的方式与pc机连接，而传感器在与pc连接会涉及到转接插头型号等问题，在下面会详细进行设计说明。1.2.1数据采集硬件系统由于传感器的输出都是属于RS485型，在之前想过用数据采集卡来连接这些传感器，但是其结构比较复杂，在与pc连接和传感器连接的接口型号要求上面较为麻烦，而pc机本身携带许多USB接口，所以这里选用USB转485接口的转换线来连接较为合适，并且相对于采集卡上，性价比和后面的维护维修方面更好。在本次设计用到的是深圳市宇泰科技有限公司的UT-890型号的USB转485/422转换线。该转换线的优点无需外接电源，并且线缆可选择多种长度（1.5m0.5m3m），其能够将单端的USB信号转变为平衡差分的RS485或RS422接口通讯，其中的转换器有了低延时转换收发信号，其拥有的极间电容满足了RS485通讯接口的高速输出。以下是其外形图：图3-7USB-485转接线外形图其部分性能参数如下：标准：符合USBV1.1、1.0、2.0标准EIARS-485USB信号：VCC、DATA+、DATA-、GND、FGRS485信号：T\R+、T\R-、GND各种方式：异步工作、点对点或多点、两线半双工、四线全双工方向控制：选数据流的向控制技术设计，全自动数据控制传输改变方向负载能力：可一点到多点的每台转换器至多可允许32个RS485接口仪器传输距离：RS485端1200米（9600bps时），USB不超过5米接口形式：USB端A类接口公头，DB9公头的连接其USB至RS-485转换的通讯连接示意图如下图所示：图3-8通讯连接示意图在整个电路中，三个传感器使用的是同一个24V的电源，所以需要220V电压经过变压器或者稳压到24V，过程中所连接的是2P3A断路器即是做到了保护电路的作用，再加上急停开关和指示灯等常见器件，电路中的电源部分就完成了。在电源与传感器连接时，通过查阅传感器说明书上的接口方式，比如说传感器接口颜色对应的接口含义或者名称来接电源的正负极，然后找到相应的RS485接口的输入和输出，接入USB-RS485转接接头再接入pc机。唯一需要注意的是其中的气体压力传感器是其信号放大器DY500与电路相连。其为传感器供电部分和硬件接线图如下图所示：图3-9传感器硬件系统接线图其中8号和6号线即为传感器的电源正负极接口，100~104即传感器的RS485输入和输出接口。1.3粗调控制系统设计本次课题驱动转台运动的方式是用的摩擦传动驱动方式，摩擦传动的特点是高精度，适用于那些体积小精度高的装置的传动。高精密转台的驱动装置是采用两个驱动装置对称放置，一个驱动装置含有直线运动模组和转动运动模组两个，他们都是通过其包含的步进电机带动滚珠丝杠的传动来达到其相对于转台运动的目的。其中，转动模组的步进电机最终带动的是其上面的摩擦轮，两个驱动装置两个摩擦轮和转台接触的相对运动带动转台转动，而直线模组就是控制使驱动装置和转台之间直线移动的距离。带动同一个驱动装置的转动模组使摩擦轮能和转台合适的接触。1.1.1步进电机的介绍步进电机又称作脉冲电机，步进电机可以把脉冲信号转换成动能，其动能同时可以形成其的角位移。这个角就是步距角。步进电机每当接收一个脉冲信号就会前进一步即转动一个角度。在正常运转的情况下，其输出的角位移或者线位移与输入的脉冲数成正比，而步进电机的转速则是取决于脉冲的频率。图3-10步进电机外形图由于步进电机不能直接在直流或交流电源所在的电路中工作，因此必须使用专用的驱动机器-步进电机驱动器。步进电机驱动器是将电脉冲信号转换为角位移的执行器。步进电机驱动系统的性能不仅取决于步进电机本身的性能，还取决于步进电机驱动器的性能高低。同时，步进电机具有良好的数据控制优势。因此，计算机已成为步进电机的优选驱动源。随着微型电子技术和计算机技术的发展，软硬件相结合的控制方式占据主流，即通过程序变化产生控制脉冲来驱动硬件电路。本设计采用多轴运动控制器控制电机驱动器，以控制电机驱动器。1.1.2步进电机的分类步进电机一般按转子分类，分为反应、永磁和混合。即，第一种是具有永磁体的转子，第二种是具有转子齿的齿轮，第三种是具有永磁体和转子齿的齿轮。反应式（VR型）这个电动机相的种类很多，定子有绕组，绕组由软磁材料组成。其结构简洁，成本低，步距角较小，可达1.5度，但动态性能比较差，效率低，发热量高，可靠性难以保证。（2）永磁式（PM型）永磁步进电机主要是两相步进电机。它的转子由永磁性材料制成。其中转子的极数与定子的极数相同。其优点是动态性能好，输出转矩大，但这种电机度数差，步距角大(一般为7.5度或15度)。（3）混合式（HB型）混合型步进电机结合了反应和永磁的优点。它的定子有许多相绕组，转子采用永磁材料，转子和定子有多个小齿，以提高台阶精度。其特点是输出扭矩大，动态性能高，步距角小，但结构复杂，成本相对较高。1.1.3步进电机的工作原理步进电机以三相的为例，其定子和转子上分别有六个、四个磁极。上图中，A与A‘组成一相；B与B’为一相；C与C‘为一相。所以此步进电机为三相步进电机。图3-11三相步进电机结构示意图每次步进电机接收到电脉冲信号时，它都会相应地旋转一个固定的角度。这种固定角度是步进电机的重要参数之一，步进角。详细地说，当步进电机接收到电脉冲信号时，相位A被激励，并且方向A上的磁通量形成穿过转子的闭环。如果转子与磁场的轴线方向原本处于一定的角度，在磁场的作用下，转子被磁化以吸引转子，使转子与定子的齿对正，停止旋转。即，a相通电使转子1和3齿对准AA';当下一个脉冲信号来临时，B通电使转子2和4齿对准BB';第三个脉冲信号进来后，C电连接使转子3对准，1齿和CC。此模式为三相三排模式。1.1.4步进电机选型高精密转台两旁的粗调驱动四个电机的两个目的：带动转台旋转与带动驱动装置与转台的距离。因此，电机的型号可以根据功能选择两种型号即可。为了满足驱动电机的仪器可以实现精确定位，以及电机能够带动转台旋转。因此，需要选择两种不同功能的滑台。卓立汉光公司的CXPF系列是专门为了解决小尺寸、高精度，高重复使用频率等情况专门设计的高精密电动滑台。该系列产品主题材料采用硬质铝合金，表面黑色阳极氧化处理，耐磨性好，导轨采用进口交叉滚柱导轨，强度高，负载能力强。其传动机构采用进口的1毫米导程滚珠丝杠，可满足高分辨率和高定位准度的要求。这次选用的型号是CXPF30-80的直线滑台。图3-12CXPF系列高精密直线滑台外形图表3-3CPXF系列主要参数CXPF系列高精密直线滑台搭载的是2相42步电机SST43D2126-10，步距角1.8°，电流1.7A/相，重量0.29kg，保持力矩为0.0456Nm。该电机有四根线：A+A-B+B-分别对于1346Pin，分别接到电机驱动器上。其尺寸图和电机详细参数如下图所示：表3-4SST43D2126-10步进电机参数图3-13CXPF型步进电机尺寸图除了上述所说的第一种直线滑台之外，还需要两个相同的旋转滑台配合电机带动转台的转动。卓立汉光公司附属TBR系列高精度电动旋转滑台含有进口交叉滚珠轴环，独特的轴系结果和蜗轮蜗杆保证了高旋转精度和使用耐性。其特有的蜗轮蜗杆调整机构，可以方便的消除机械误差。这次选用的是型号TBR60L型高精密电动滑台。图3-14TBR60L型高精密电动滑台外形图表3-5TBR系列选型表TBR60L型高精密电动滑台搭配的是两相28步进电机28BYG003-C，电压1.3V，步距角1.8°，电流1.0A/相，重量0.14Kg，电机接线同样是四根线A+A-B+B-具体接线图和电机参数等如下面所示：图3-15旋转滑台线缆接线示意图图3-16TBR60L电机参数1.1.5步进电机的驱动步进电机及其电机驱动器构成整个步进电机驱动系统。步进电机驱动系统的性能不仅取决于步进电机本身的性能，还取决于步进电机驱动器的好坏。在步进电机的选择上，选择的两个步进电机都是两相电机，驱动器的选择也要符合两相步进电机的要求，同时也要适配电机的相数。本次设计选用的是上海鸣志的SR2型号的两相步进电机驱动器。SR系列两相步进电机驱动器是一种基于PID电流控制法设计的经济高效的细分驱动器。它具有较高的优越性能，高转速和大扭矩输出，低噪音，低振动，低发热，特别适合大规模应用。SR2驱动器可以通过dip开关选择工作电流和细分。有16个细分和8个电流可供选择。它具有过压，欠压，相电流和总过流保护，其输入和输出控制信号均光电隔离。图3-17SR2两相步进电机驱动器外形图该产品具有以下特性：供电电源12-48VDC输出电流的拨码开关设定，一共8种选择，最大2.2APID控制电流算法，相对于高力距输出，振动小，噪音少，低发热细分设置拨码开关设定共16种选择：200，400，800，1600，3200，6400，12800，25600，1000，2000，4000，5000，8000，10000，20000，25000step/rev速度范围适配的步进电机，最高可达3000rpm共振抑制减少中度震动，计算出函数共振系统自测驱动器可自检电机的参数然后通过数据计算来改变电流的算法和电阻尼控制方式脉冲&方向模式输入滤波两赫兹信号数码滤波器空闲电流拨码的开关选择在电机停止运作后1秒电流会自动降低额定电流的一半或90%产品自检拨的开关选择，电机以1rev/s速度做正反两次往复运动SR2步进电机驱动器的电器指标如下表：表3-6SR2驱动器电器指标驱动器参数最小值典型值最大值单位输入电压12-48VDC输出电流（峰值）0.3-2.2Amps步进信号频率2-2MHz步进脉冲宽度250--ns方向信号宽度62.5--us欠压保护-10-VDC过压保护-52-VDC输入信号电压4.0-28VDC输出导通电流--100mA输出承受电压--30V1.1.6多轴运动控制器选型整个高精度转台控制系统的核心硬件是多轴运动控制器。多轴运动控制器是一款有关复杂运动协调整个硬件和软件结构的电子仪器。多轴运动控制器是基于PC的通用控制硬件系统，不仅可以较容易的集成到网络中，而且保留了可编程控制器的高稳定性和模块化形式。这就意味着其硬件需要更高性能的处理器，使PAC能够在任何控制应用程序中运行，并且还必须具备良好的数据处理技能和先进的逻辑编程程序，以便能更准确、高效率地控制和操作机器仪器。基于当今PC机上位机处理器的高效率处理数据能力，任意新一代运动控制器(PAC)或基于上位机的控制器都可以带动多轴运动控制。但是，不同的平台以不同的方式控制系统。机械仪器设备中经常有不少独立的运动轴，任意其中一个轴都能通过输入信号独立运作。因此，经常使用多轴运动控制器来控制系统的多个轴的总协处理。所以本次设计用的是广州研为的iMC4xxE系列运动控制器。iMC4xxE系列运动控制卡是基于实时以太网与计算机通信的4到16轴运动控制卡，高速实时以太网通讯，硬件协议处理器，通信环响应小至50μS，四级验证监控，确保可靠性，最多可连接64套控制卡。其内部的单片机全系统集成运动控制计算单元、插补等控制算法均由硬件处理，速度快、精准度高、输出平稳。与电机驱动接口是两个RJ45的插座，连接方便。单独的命令脉冲输出和编码器反馈输入，减少干扰;可以使用屏蔽的水晶头和传接线，有效提高抗扰性。其运动控制硬件资源如下:实时以太网连接，用于与计算机高速通讯；4~16个轴接口，用于连接伺服/步进电机驱动；每个轴都有编码器输入接头、伺服使能、伺服复位、伺服到位、伺服报警、正/负限位开关、原点开关接口；1个辅编码器接口，可用于连接电子轮等；1个停止开关输入，可用于连接紧急停止开关。各型号控制器开关量数量见下表。表3-7各型号开关量数量在本次设计中，需要对高精密转台的粗调装置里的四个步进电机驱动器进行连接，即一共对两个直线滑台和两个旋转滑台进行控制，也不带模拟量输入输出的情况，所以最终选的具体型号是iMC404E型的运动控制卡。以下是其主要的性能指标：100M实时以太网与计算机通讯，硬件协议处理，通信响应小到50uS，四级检验，真实可靠；单台上位机最多可同时连接64套控制卡；运动控制周期：1ms；单卡最多16轴独立或同步/插补运动控制；5V脉冲输出；脉冲输出最高频率：6Mhz；编码器最高输入频率6MHz；32位的指令和反馈位置范围：-2,147,483,648～2,147,483,647，即[-2^31,2^31-1)；14/184位置误差：≤1PULSE；指令速度分辨率（误差）：小于0.002%全集成运动控制核心，高达48位运算引擎，高精准度、高速度、可靠性强；开关量输入均经过数字滤波；在其主要的控制功能上面也是非常强大，首先是最基本的点到点运动，运动过程中可任意改变目标位置和速度和连续速度运动，电子齿轮运动和电子手轮运动。之后的插补运动，意思是任意两轴圆弧插补、多轴直线插补、螺旋线（圆弧+直线）插补，支持小型的线段连续插补，支持两个插补空间插补。之后还有轮廓运动模式，比例跟随功能：某参数值按一定线性比例跟随另一参数的改变而变化，还有龙门驱动，位置捕获锁存：探测到开关信号将当期位置锁存入FIFO，位置/位移相比输出效能，进给倍率控制等。这些控制功能实现了粗调机构对精密转台的精确运动控制。在硬件接口接线方面，控制卡使用24V的直流电源供电，勿直接与电机共用一组电源。控制卡上分别有一组电源接线柱（24V_IN、SGND），任选其中的一组连接到24V电源。然后有100M高速实时以太网，用于实现实时计算机与控制卡的通讯。而轴接口指控制器连接到电机驱动的接口，轴接口在控制卡的前方。轴号从0算起：轴0、轴1~轴15，下图标注了各轴在控制卡上的位置，所有型号的轴号按此顺序排列。每轴接口有两个RJ45插座，分为A座、B座。图3-18轴接口表3-8A座及B座的引脚定义其中：/PUL：是脉冲信号差分输出负端，与PUL组成差分信号相对。此引脚输出的是脉冲信号；若脉冲的输出模式设定为正向脉冲+负向脉冲，此引脚输出的即为正向脉冲。/DIR：是方向信号差分输出负端，与DIR组成差分信号相对。此引脚输出的是方向信号；若脉冲输出模式设置为正向脉冲+负向脉冲，此引脚输出的是负向脉冲信号。24OUT：24V输出，输出电流小于200mA，只可用于驱动器的开关输入的上拉电压。SGND：24V的参考地。SON：驱动器使能。ALM：伺服报警输入，也可用作普通输入。PA：主编码器A相差分信号正端，与/PA组成差分信号相对。PB：主编码器B相差分信号正端，与/PB组成差分信号相对。IDX：主编码器索引信号（Z相脉冲）的正端，与/IDX组成差分信号对。关于与电机驱动器的连接，iMC404E运动控制器采用RJ45作为其驱动器连接端口，这是控制卡的特点之一。可以使用5类(CAT5)或6类(CAT6)以太网电缆，一端用水晶头压，另一端的导线焊接在伺服驱动器的插头上(通常SCSI-50P插头)。在实际使用中，这种连接方式具有接线方便、连接可靠、抗干扰性高等优点。如果连接步进电机驱动器，则在正常情况下只需连接脉冲命令和方向等即可，因此一般只需连接其中任意的一个RJ45插座（即AXn_A插座）如下图所示。图3-19与步进电机驱动器的连接示意图1.4微调运动控制系统设计微调装置作为精密控制转台转动的机构，需要高精度的控制器以及电机。在本次设计中，采用多轴运动控制器控制步进电机驱动器并带动步进电机的方法很难实现更高精度要求，因此本次设计采用带有步进电机的线性促动器以及运动控制器组合控制的方法实现对机构的精确控制。1.1.1线性促动器的设计本次设计选用德国PI公司生产的M230.10型号的线性促动器。它们可实现50nm的最小微量运动，通过其齿轮直流电机和高精准度的旋转编码器组合在一起，采用零间隙设计避免产生较高的摩擦。集成开关和其限制和接线上的驱动器可以用来保护整个机械仪器。该线性促动器是一种带步进和直流电机的高分辨率高精度线性促动器，最小位移是0.05μm，行程为10-25mm，行进速度更可达1.2mm/s，为了实现开环定位的准确和平稳性，其采用的是带有震动较小，减速齿轮的步进电机。M230.10线性促动器如图所示。图3-20M230.10线性促动器外形图表3-9M2