基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的精密定位平臺(tái)采用步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)如圖1所示，沒有位置反饋值。根據(jù)脈沖信號(hào)的頻率和個(gè)數(shù)，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和角位移量進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)定位的目標(biāo)。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于平臺(tái)機(jī)構(gòu)齒輪有間隙，往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生累積誤差，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)存在空回現(xiàn)象，所以存在較大誤差。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，提供一種基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:
[0005]—種基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)，包括:平臺(tái)控制器，平臺(tái)機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)，光柵尺，以及電源;所述平臺(tái)控制器分別與步進(jìn)電機(jī)和光柵尺相連;所述光柵尺，平臺(tái)機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)依次相連;所述電源可對(duì)平臺(tái)控制器和步進(jìn)電機(jī)供電；
[0006]所述平臺(tái)控制器包括:單片機(jī)、通訊接口芯片和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器;所述單片機(jī)通過串行通訊接口接收上位機(jī)的控制命令、反饋平臺(tái)工作狀態(tài);所述通訊接口芯片通過總線接口讀取光柵尺數(shù)據(jù)，獲得平臺(tái)位置信息;所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可根據(jù)上位機(jī)指令驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述平臺(tái)機(jī)構(gòu)的絲杠行程為60mm，定位精度小于0.005mm。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述步進(jìn)電機(jī)步距角為1.8°時(shí)，每步直線運(yùn)動(dòng)20μπι，四細(xì)分時(shí)每步移動(dòng)量為5μπι。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述步進(jìn)電機(jī)為14ΗΥΒ401-03電流型步進(jìn)電機(jī)。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述光柵尺為RENISHAW公司的RELA絕對(duì)式直線光柵尺，供電為5\(1±10%)￥，精度為仏111。
[0011]本發(fā)明具有以下的有益效果:
[0012]本發(fā)明的基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)，能精確定位，在結(jié)構(gòu)上增加了位置反饋元件光柵尺，配合步進(jìn)控制方式后，可以消除空回和累積誤差的影響，實(shí)現(xiàn)直線上任意位置的精確定位。
[0013]本發(fā)明的基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)，將平臺(tái)控制器、光柵尺、步進(jìn)電機(jī)、平臺(tái)機(jī)構(gòu)集成，使其成為一套可精確定位的位移平臺(tái)。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0015]圖1為傳統(tǒng)位移平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明的基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)的控制器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做以詳細(xì)說明。
[0019]如圖2和3所示，一種基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)，包括:
[0020]平臺(tái)控制器:由單片機(jī)、通訊接口芯片和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成。單片機(jī)通過串行通訊接口接收上位機(jī)的控制命令、反饋平臺(tái)工作狀態(tài);通過總線接口讀取光柵尺數(shù)據(jù)，獲得平臺(tái)位置信息;并根據(jù)上位機(jī)指令驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。
[0021 ] 平臺(tái)機(jī)構(gòu):絲杠行程為60mm，定位精度小于0.005mm，步進(jìn)電機(jī)步距角1.8°時(shí)，每步直線運(yùn)動(dòng)20μπι，四細(xì)分時(shí)每步移動(dòng)量為5μπι;
[0022]步進(jìn)電機(jī):選用14!^401-03電流型步進(jìn)電機(jī)，步距角1.8°，相電流1.0Α。
[0023]光柵尺:使用RENISHAW公司的RELA絕對(duì)式直線光柵尺，供電5 X (I ±10% )V，精度Iym;
[0024]電源:5V開關(guān)電源對(duì)平臺(tái)控制器供電；24V開關(guān)電源對(duì)步進(jìn)電機(jī)供電；
[0025]電纜及其他附件。
[0026]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)，其特征在于，包括:平臺(tái)控制器，平臺(tái)機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)，光柵尺，以及電源;所述平臺(tái)控制器分別與步進(jìn)電機(jī)和光柵尺相連;所述光柵尺，平臺(tái)機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)依次相連;所述電源可對(duì)平臺(tái)控制器和步進(jìn)電機(jī)供電； 所述平臺(tái)控制器包括:單片機(jī)、通訊接口芯片和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器;所述單片機(jī)通過串行通訊接口接收上位機(jī)的控制命令、反饋平臺(tái)工作狀態(tài);所述通訊接口芯片通過總線接口讀取光柵尺數(shù)據(jù)，獲得平臺(tái)位置信息;所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可根據(jù)上位機(jī)指令驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)，其特征在于，所述平臺(tái)機(jī)構(gòu)的絲杠行程為60_，定位精度小于0.005_。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)步距角為1.8°時(shí)，每步直線運(yùn)動(dòng)20μπι，四細(xì)分時(shí)每步移動(dòng)量為5μπι。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)為14ΗΥΒ401-03電流型步進(jìn)電機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)，其特征在于，所述光柵尺為RENISHAW公司的RELA絕對(duì)式直線光柵尺，供電為5\(1±10%)￥，精度為仏111。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)，包括：平臺(tái)控制器，平臺(tái)機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)，光柵尺，以及電源；所述平臺(tái)控制器分別與步進(jìn)電機(jī)和光柵尺相連；所述光柵尺，平臺(tái)機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)依次相連；所述電源可對(duì)平臺(tái)控制器和步進(jìn)電機(jī)供電。本發(fā)明的基于步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度快速位移平臺(tái)，能精確定位，在結(jié)構(gòu)上增加了位置反饋元件光柵尺，配合步進(jìn)控制方式后，可以消除空回和累積誤差的影響，實(shí)現(xiàn)直線上任意位置的精確定位。
【IPC分類】G05D13/62
【公開號(hào)】CN105549638
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510974461
【發(fā)明人】王紅宣, 王偉國(guó), 畢尋
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日