基于步進(jìn)電機(jī)的二維運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)秀畢業(yè)論文答辯演示課件

1、答辯人：ＸＸＸ學(xué)號(hào)：ＸＸＸＸＸ班級(jí)：機(jī)械201003班指導(dǎo)教師：ＸＸＸ專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化基于步進(jìn)電機(jī)的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)容提要1.課題研究的背景隨著控制技術(shù)的不斷進(jìn)步和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和機(jī)械加工的生產(chǎn)率、加工精度等提出了更高的要求，而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的機(jī)械加工過(guò)程是滿足上述要求的必然途徑，也是運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力小批量、多批次精密復(fù)雜高質(zhì)量、高效率了解運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)研究“PC運(yùn)動(dòng)控

2、制卡”運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的性能、精度、可靠性熟悉LeadshineDMC2210運(yùn)動(dòng)控制卡的開(kāi)發(fā)方法掌握Windows7環(huán)境下使用VisualC6.0開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的方法掌握基本的設(shè)計(jì)方法，受到初步的工程技術(shù)訓(xùn)練提高科研能力、動(dòng)手能力提高理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力2.課題研究的意義1、步進(jìn)電機(jī)二維運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)的搭建2、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3、控制系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)4、編寫(xiě)程序、調(diào)入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)特定的軌跡3.課題研究的內(nèi)容熟悉二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)的整體方案控制

3、系統(tǒng)的工作原理步進(jìn)電機(jī)的選型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選型運(yùn)動(dòng)控制卡的選型4.運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的現(xiàn)狀分析（1）國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r世界各國(guó)都十分重視運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展與研究，有些發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)50年代就已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用。美國(guó)政府在完成大量研究的基礎(chǔ)上，提出了一系列的技術(shù)與規(guī)范。開(kāi)放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格（OSACA）EMC（增強(qiáng)型機(jī)床控制器）OMAC（開(kāi)放式、模塊化體系結(jié)構(gòu)控制器）“OMACAPT”規(guī)范至此，通用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在美國(guó)進(jìn)入了快速發(fā)

4、展階段，到目前為止運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)被越來(lái)越多的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域接受，并且已經(jīng)達(dá)到一個(gè)引人矚目的市場(chǎng)規(guī)模（2）國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段“六五”、“七五”期間對(duì)國(guó)外運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的引進(jìn)、消化和吸收“八五”期間組織了科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的自主研發(fā)“九五”期間研發(fā)出了我國(guó)首臺(tái)擁有自主產(chǎn)權(quán)的數(shù)控平臺(tái)以及華中I型、藍(lán)天I型、航天I型、中華I型四種基本運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)21世紀(jì)初，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)第一家專業(yè)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器

5、產(chǎn)品的公司固高科技（GT）有限公司在深圳成立固高公司與PA公司合作，逐步進(jìn)入了soft型開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域雖然，我國(guó)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的研究和發(fā)展已將近半個(gè)世紀(jì)，但是目前，我國(guó)的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)還是比較落后，國(guó)內(nèi)高端行業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)幾乎都被國(guó)外的產(chǎn)品所壟斷，而我國(guó)自主研發(fā)的數(shù)控產(chǎn)品占有的市場(chǎng)份額卻十分的小。5.運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)二維平臺(tái)搭建1.平臺(tái)的介紹本次課程設(shè)計(jì)中使用的二維數(shù)控工作臺(tái)為高精度的運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)，工作臺(tái)的行程X300Y300MM

6、，臺(tái)面尺寸為200160MM，滑臺(tái)寬為160MM，絲杠螺母采用臺(tái)灣上銀或TBI，其規(guī)格為：直徑16MM，導(dǎo)程5MM。導(dǎo)軌為臺(tái)灣上銀HGH15直線導(dǎo)軌。此外裝配有歐姆龍限位原點(diǎn)開(kāi)關(guān)（光電開(kāi)關(guān)），型號(hào)為EESX671，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的定位精度可以達(dá)到300行程內(nèi)0.02MM。二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟在二維運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)的搭建過(guò)程中主要包括以下幾點(diǎn)：1.了解工作臺(tái)的性能和控制要求；2.確定運(yùn)動(dòng)控制控制系統(tǒng)整體方案；3.根據(jù)控制的要求來(lái)選擇相應(yīng)的

7、軟件和硬件；4.在VC6.0環(huán)境下編寫(xiě)程序和用戶操作界面。3.系統(tǒng)的控制框圖運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的框圖如圖所示從系統(tǒng)框圖可以看出，整個(gè)二維運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是由上位機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)以及數(shù)控工作臺(tái)組成。4.系統(tǒng)工作原理首先進(jìn)行程序的初始化，通過(guò)用戶操作界面設(shè)置運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及板卡的參數(shù)，板卡的參數(shù)設(shè)置包括板卡的數(shù)量，板卡上擁有的軸數(shù)等。如果軟件在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤，調(diào)用失敗，則說(shuō)明硬件的設(shè)置有問(wèn)題，應(yīng)該重新進(jìn)行設(shè)置。若控制軟件調(diào)用參數(shù)

8、信息成功以后，控制軟件將會(huì)把這些信息轉(zhuǎn)化成為運(yùn)動(dòng)參數(shù)并調(diào)用DLL庫(kù)中的運(yùn)動(dòng)函數(shù)，然后運(yùn)動(dòng)函數(shù)通過(guò)調(diào)用運(yùn)動(dòng)控制卡的驅(qū)動(dòng)程序來(lái)發(fā)出相應(yīng)的控制指令給控制卡，運(yùn)動(dòng)控制卡再根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制指令發(fā)出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)（脈沖、方向信號(hào)）給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、讀取編碼器數(shù)據(jù)、讀寫(xiě)通用輸入輸出口。硬件的選型1.步進(jìn)電機(jī)本課題采用的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為：雷塞86HS45步進(jìn)電機(jī)，如圖所示。表1186HS45電機(jī)技術(shù)規(guī)格由雷塞科技有限公司推出的DM860步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，是一種

9、數(shù)字式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其采用了最新32位數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，可以滿足大多數(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用需求。由于DM860驅(qū)動(dòng)器使用了內(nèi)置微細(xì)分技術(shù)，因此即便是在低細(xì)分的情況下，電機(jī)也能夠獲得高細(xì)分的效果，而且在低速、中速和高速運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)器的性能都十分平穩(wěn)，噪音也超低。2.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選型本課題采用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為：雷塞DM860步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，如圖所示DM860步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是由雷塞科技公司推出的一種數(shù)字式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其采用了最新32位數(shù)字信

10、號(hào)處理技術(shù)，可以滿足大多數(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用需求。由于DM860驅(qū)動(dòng)器使用了內(nèi)置微細(xì)分技術(shù)，因此即便是在低細(xì)分的情況下，電機(jī)也能夠獲得高細(xì)分的效果，而且在低速、中速和高速運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)器的性能都十分平穩(wěn)，噪音也超低。3.運(yùn)動(dòng)控制卡選型本課題選擇的步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為：DMC2210PCI總線兩軸運(yùn)動(dòng)控制卡，如圖示DMC2210是由雷塞公司開(kāi)發(fā)的一款基于PCI總線、以ASIC為核心的性能優(yōu)越、功能強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制卡，它可以控制兩軸步進(jìn)電機(jī)或數(shù)字式伺服電機(jī)，

11、與DMC1000相比，它具有更快的運(yùn)動(dòng)速度、更加優(yōu)越的直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能，此外還增加了編碼器位置鎖存、位置比較等高級(jí)功能，特別適合于兩軸點(diǎn)位控制、編碼器位置檢測(cè)等功能的應(yīng)用。二維運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)的接線圖軟件的設(shè)計(jì)雷塞公司已提供支持DMC2210運(yùn)動(dòng)控制卡的硬件驅(qū)動(dòng)程序和DLL運(yùn)動(dòng)庫(kù)函數(shù)，包括控制卡的初始化函數(shù)、單軸及多軸函數(shù)、輸入輸出脈沖模式設(shè)置函數(shù)、回原點(diǎn)函數(shù)等許多函數(shù)，這些函數(shù)提供了所有與運(yùn)動(dòng)控制相關(guān)的功能，使用極為方便。用戶不需更