總結精密位移工作臺定定位控制系統結構技術報告

添加時間：2016-7-3 5:35:38 作者：浙江金科機械傳動有限公司

1 精密位移工作臺系統的原理與結構
x-y精密位移工作臺的閉環控制系統由x-y工作臺、步進電機、光柵尺、控制電路和計算機組成.如圖1所示,在x-y工作臺的x方向,步進電機通過聯軸節帶動絲杠旋轉,驅動工作臺移動;同時在工作臺的另一端,計量光柵的測桿接收到工作臺的位移信號,控制電路對計量光柵的輸出信號進行細分、辨向和計數處理;在軟件中計算出工作臺的實際位移后,對實際位移與目標位移量進行比較,用二者之間的差值去控制步進電機的精確定位.對于x-y工作臺的y方向的驅動也是如此.工作臺采用共運動基面設計,承載工件的工作臺在x、y向移動時,始終貼著陶瓷精密平板上表面運動,使運動平面有較高的平面度.

2 精密位移工作臺的工作原理
精密位移工作臺主要利用光柵莫爾條紋原理來實現.精密位移工作臺的輸入量是機械位移,輸出量一般是與莫爾信號周期對應的脈沖信號.計量光柵傳感器也可以直接輸出模擬的莫爾信號.高倍數細分需要光柵傳感器輸出莫爾信號.當計量光柵傳感器輸入位移量的變化速度恒定時,輸出莫爾信號近似為正弦波,由于一個光柵傳感器輸出的兩路正交莫爾信號包含了位移的全部信息,所以通過對兩路正交莫爾信號的直接測量.可以獲得所需要的位移值.假設從光柵尺出來的兩路信號經過放大和去直流后為va=sinθ,vb=cosθ, va、vb信號是模擬信號,經過過零處理后變為兩路相差為90°的方波信號a、b,一個周期方波信號對應著莫爾條紋交替變化一次,對方波進行計數,可實現對位置的測量.同時,對方波信號進行倍頻細分,可提高測量的分辨率.

3 精密位移工作臺的定位控制系統結構
精密位移工作臺定位控制系統總的操作由計算機完成.首先設置目標位移量,計算機通過i/o接口控制步進電機的運動,同時光柵尺對精密工作臺的位置進行實時檢測,并將檢測到的實際位移信號反饋回計算機中,與目標位移量進行比較,其差值作為新的控制量進一步驅動步進電機進行移動定位,直到達到所要求的定位精度為止.
從計量光柵得到的工作臺的實際位移與目標位移相比較,如果差值滿足允許誤差,則進入下一步的驅動,完成定位;如果差值不滿足允許誤差,則要根據差值調整工作臺的位置,如此循環,直到滿足允許誤差.