CN105549638A - 基于步进电机实现的高精度快速位移平台 - Google Patents

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王红宣
王伟国
毕寻
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D13/00—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover
    • G05D13/62—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover characterised by the use of electric means, e.g. use of a tachometric dynamo, use of a transducer converting an electric value into a displacement

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Abstract

本发明涉及一种基于步进电机实现的高精度快速位移平台，包括：平台控制器，平台机构，步进电机，光栅尺，以及电源；所述平台控制器分别与步进电机和光栅尺相连；所述光栅尺，平台机构，步进电机依次相连；所述电源可对平台控制器和步进电机供电。本发明的基于步进电机实现的高精度快速位移平台，能精确定位，在结构上增加了位置反馈元件光栅尺，配合步进控制方式后，可以消除空回和累积误差的影响，实现直线上任意位置的精确定位。

Description

基于步进电机实现的高精度快速位移平台
技术领域
本发明属于控制技术领域，涉及一种基于步进电机实现的高精度快速位移平台。
背景技术
传统的精密定位平台采用步进电机直接驱动平台机构如图1所示，没有位置反馈值。根据脉冲信号的频率和个数，对步进电机的转速和角位移量进行控制，实现定位的目标。优点是结构简单，但由于平台机构齿轮有间隙，往复运动时会产生累积误差，同时步进电机存在空回现象，所以存在较大误差。
发明内容
本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种基于步进电机实现的高精度快速位移平台。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种基于步进电机实现的高精度快速位移平台，包括：平台控制器，平台机构，步进电机，光栅尺，以及电源；所述平台控制器分别与步进电机和光栅尺相连；所述光栅尺，平台机构，步进电机依次相连；所述电源可对平台控制器和步进电机供电；
所述平台控制器包括：单片机、通讯接口芯片和电机驱动器；所述单片机通过串行通讯接口接收上位机的控制命令、反馈平台工作状态；所述通讯接口芯片通过总线接口读取光栅尺数据，获得平台位置信息；所述电机驱动器可根据上位机指令驱动步进电机的运动。
在上述技术方案中，所述平台机构的丝杠行程为60mm，定位精度小于0.005mm。
在上述技术方案中，所述步进电机步距角为1.8°时，每步直线运动20μm，四细分时每步移动量为5μm。
在上述技术方案中，所述步进电机为14HYB401-03电流型步进电机。
在上述技术方案中，所述光栅尺为RENISHAW公司的RELA绝对式直线光栅尺，供电为5×(1±10％)V，精度为1μm。
本发明具有以下的有益效果：
本发明的基于步进电机实现的高精度快速位移平台，能精确定位，在结构上增加了位置反馈元件光栅尺，配合步进控制方式后，可以消除空回和累积误差的影响，实现直线上任意位置的精确定位。
本发明的基于步进电机实现的高精度快速位移平台，将平台控制器、光栅尺、步进电机、平台机构集成，使其成为一套可精确定位的位移平台。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为传统位移平台的结构示意图。
图2为本发明的基于步进电机实现的高精度快速位移平台的结构示意图。
图3为本发明的基于步进电机实现的高精度快速位移平台的控制器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做以详细说明。
如图2和3所示，一种基于步进电机实现的高精度快速位移平台，包括：
平台控制器：由单片机、通讯接口芯片和电机驱动器组成。单片机通过串行通讯接口接收上位机的控制命令、反馈平台工作状态；通过总线接口读取光栅尺数据，获得平台位置信息；并根据上位机指令驱动步进电机的运动。
平台机构：丝杠行程为60mm，定位精度小于0.005mm，步进电机步距角1.8°时，每步直线运动20μm，四细分时每步移动量为5μm；
步进电机：选用14HYB401-03电流型步进电机，步距角1.8°，相电流1.0A。
光栅尺：使用RENISHAW公司的RELA绝对式直线光栅尺，供电5×(1±10％)V，精度1μm；
电源：5V开关电源对平台控制器供电；24V开关电源对步进电机供电；
电缆及其他附件。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种基于步进电机实现的高精度快速位移平台，其特征在于，包括：平台控制器，平台机构，步进电机，光栅尺，以及电源；所述平台控制器分别与步进电机和光栅尺相连；所述光栅尺，平台机构，步进电机依次相连；所述电源可对平台控制器和步进电机供电；
所述平台控制器包括：单片机、通讯接口芯片和电机驱动器；所述单片机通过串行通讯接口接收上位机的控制命令、反馈平台工作状态；所述通讯接口芯片通过总线接口读取光栅尺数据，获得平台位置信息；所述电机驱动器可根据上位机指令驱动步进电机的运动。
2.根据权利要求1所述的基于步进电机实现的高精度快速位移平台，其特征在于，所述平台机构的丝杠行程为60mm，定位精度小于0.005mm。
3.根据权利要求1所述的基于步进电机实现的高精度快速位移平台，其特征在于，所述步进电机步距角为1.8°时，每步直线运动20μm，四细分时每步移动量为5μm。
4.根据权利要求1所述的基于步进电机实现的高精度快速位移平台，其特征在于，所述步进电机为14HYB401-03电流型步进电机。
5.根据权利要求1所述的基于步进电机实现的高精度快速位移平台，其特征在于，所述光栅尺为RENISHAW公司的RELA绝对式直线光栅尺，供电为5×(1±10％)V，精度为1μm。
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