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1、根据DSP操控的三坐标点胶机器人（步进电机驱动）的规划 V摘要本文介绍了专用电机操控芯片TMSLF2407在点胶机器人体系中的运用，而且论述了TMSLF2407操控的长处，经过设置相关参数对步进电机进行操控，提出了以TMSLF2407为中心操控器的点胶机操控体系。运用其片内集成的事情办理模块经过软件规划完结脉冲操控。此驱动体系进步了体系操控的功用、步进电动机步距角的精度，然后完结了点胶机的准确认位。该规划简略，有用，具有很高的扩展性。要害词：点胶机，步进电动机，DSPABSRACTIn this paper introduced the application of special desig
5、械部分的核算与选型-153.2.1直线翻滚导轨副的核算与选型- - 153.2.2丝杠滚珠螺母副的核算与选型- 153.2.3步进电动机的核算与选型-173.2.4步进驱动器的挑选-21 3.3 本章小结-214 体系硬件电路的规划-224.1体系硬件电路的整体结构-224.2 DSP电机操控器部分的硬件规划- 234.2.1DSP外围电路的规划-234.2.2操控器电源电路的规划- 234.2.3串行通讯接口电路的规划-234.2.4仿线光电阻隔电路的规划-26 4.3 本章小结-265 体系操控软件的规划-275.1体系操控软件
6、的整体组成-275.2步进电机的方位操控-285.3步进电机的加减速操控- -295.4本章小结- 316 定论- 32参阅文献-33称谢-34附录-35根据DSP操控的三坐标点胶机器人（步进电机驱动）的规划 441 序言点胶机又称涂胶机，爱游戏安卓版，打胶机等，是专门对流体进行操控，并将液体点滴、涂覆、灌封于产品外表或产品内部的爱游戏网页版官方进口机器。点胶机首要用于产品工艺中的胶水、油漆以及其他液体准确点,灌、注、涂、点滴到每个产品准确方位，能够用来完结打点、画线。点胶机适用于工业出产的各个范畴：手机按键、印花、开关、衔接器、电脑、数码产品、数码相机、MP3、MP4、蜂鸣器、电子元器材、 集成电
7、路、电路板、LCD液晶屏、继电器、扬声器、晶振元件、机壳粘接、光学镜头、爱游戏安卓版部件密封等。现在单液点胶机现已做得很老练，世界品牌首要是EFD和I&J 、MUSASHI、武藏等。国内单液点胶机现在在通用性上做得能够，在一般的操控器和爱游戏华领会爱游戏安卓版这块技能比较老练，然而在高精度要求仍是有很大间隔。双组份的点胶机现在国外的机器挺多，技能也相对老练，仅仅价位太高。 国内双液点胶技能现已走向老练，国内点胶机榜首品牌腾盛（TENSUN)现在现已有专业双液爱游戏版别存在,而且质量安稳,很适宜国内用户运用。1.1 点胶机现状自1974年世界上榜首支晶体管呈现以来，各种微电子封装技能极大地影响并推进着以电子核算机为中心、集
8、成电路(Integrated Circuit,IC)工业为根底的现代信息工业的开展，使 IC工业及封装工业已成为衡量综合国力的重要标志之一。现代微电子封装技能已构成与 IC工业相适应的高新技能工业，而且跟着 IC 工业的开展而不断前进。微电子封装业中，以外表贴装技能(Surface Mount Technology，SMT)为新一代电子封装技能得到广泛运用。在SMT中一般需求害胶来固定元件，对元件进行密封等，所以跟着SMT的开展对点胶的技能要求也越来越严苛。1.1.1国内开展现状我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开端起步，现在已根本把握了机器人操作机的规划制作技能、操控体系硬件和软件设
9、计技能、运动学和轨道规划技能，出产了部分机器人要害元器材，开宣布喷漆、点胶、点焊、设备、转移等机器人。但总的来看，我国的工业机器人技能及其工程运用的水平缓国外比还有必定的间隔，如：可靠性低于国外产品；机器人运用工程起步较晚，运用范畴窄，出产线体系技能与国外比有间隔；运用规划小，没有构成机器人工业。现在国内台式点胶机器人的首要缺陷有：（1）机台内部散热体系不是很好,现在市场上现已有杰出的散热体系的点胶机。（2）经常会呈现死机现象。（3）LCD反黑，会呈现乱码。（4）机台呈现方位差错（运转一段时刻后会呈现此状况）与实践工件。（5）静电处理不行抱负（有很多的静电发生）。（6）三轴运转速度比较缓慢，与
10、厂家实践要求的速度有差。（7）机器在正常作业的状况下会呈现乱跑现象（这样作业起来比较风险）。（8）机台的负载接受才干比较弱。（9）驱动板接插件当地衔接比较松,很简略导致主板与驱动板触摸不良(都是塑料接插)。1.1.2 国外开展现状现在世界机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技能的研讨。从机器人技能开展趋势看，焊接机器人和其它工业机器人相同，不断向智能化和多样化方向开展。具体而言，表现在如下几个方面： (1)机器人操作机结构： 经过有限元剖析、模态剖析及仿真规划等现代规划办法的运用，完结机器人操作组织的优化规划。 探究新的高强度轻质资料，进一步进步负载/自重比。例如，以德国KUKA公司为代表
11、的机器人公司，已将机器人并联平行四边形结构改为开链结构，拓宽了机器人的作业范围，加之轻质铝合金资料的运用，大大进步了机器人的功用。此外选用先进的RV减速器及沟通伺服电机，使机器人操作机简直成为免维护体系。组织向着模块化、可重构方向开展。例如，关节模块中的伺服电机、减速机、检测体系三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组办法结构机器人整机；国外已有模块化设备机器人产品问市。 机器人的结构愈加灵敏，操控体系愈来愈小，二者正朝着一体化方向开展。 选用并联组织，运用机器人技能，完结高精度丈量及加工，这是机器人技能向数控技能的拓宽，为将来完结机器人和数控技能一体化奠定了根底。意大利COMAU公司，日本FA
12、NUC等公司已开宣布了此类产品。 (2)机器人操控体系： 要点研讨开放式，模块化操控体系。向根据PC机的开放型操控器方向开展，便于规范化、网络化；器材集成度进步，操控柜日见细巧，且选用模块化结构；大大进步了体系的可靠性、易操作性和可修理性。操控体系的功用进一步进步，已由曩昔操控规范的6轴机器人开展到现在能够操控21轴乃至27轴，而且完结了软件伺服和全数字操控。 人机界面愈加友爱，言语、图形编程界面正在研发之中。机器人操控器的规范化和网络化，以及根据PC机网络式操控器已成为研讨热门。 编程技能除进一步进步在线编程的可操作性之外，离线编程的有用化将成为研讨要点，在某些范畴的离线编程已完结有用化。
13、(3)机器人传感技能： 机器人中的传感器效果日益重要，除选用传统的方位、速度、加快度等传感器外，设备、焊接机器人还运用了激光传感器、视觉传感器和力传感器，并完结了焊缝主动盯梢和爱游戏体育在线出产线上物体的主动定位以及精细设备作业等，大大进步了机器人的作业功用和对环境的适应性。 遥控机器人则选用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的交融技能来进行环境建模及决策操控。为进一步进步机器人的智能和适应性，多种传感器的运用是其问题解决的要害。其研讨热门在于有用可行的多传感器交融算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的景象下的多传感器交融算法。另一问题便是传感体系的有用化。2. 点胶机体系整体计划规划体系整体计划设
14、计的内容包括：体系运动办法的确认，执行组织及传动计划的确认，伺服电机类型，核算机操控体系的挑选。进行计划的剖析、比较和证明。体系整体框图如下:图2-1 体系整体框图2.1体系运动办法的确认该体系要求作业台沿各坐标轴的运动有准确的运动联络，因而选用接连操控办法。2.2 伺服体系的挑选开环伺服体系在负载不大时多选用功率步进电机作为伺服电机。开环操控体系因为没有检测反应部件，因而不能纠正体系的传动差错。但开环体系结构简略，调整修理简略，在速度和精度要求不太高的场合得到广泛运用。考虑到运动精度要求不高，为简化结构，下降成本，宜选用步进电机开环伺服体系驱动。2.2.1 步进电机的操控原理步进电机是数字控
15、制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就翻滚一个视点，因而十分适宜于单片机操控。步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。 步进电机差异于其他操控电机的最大特色是，它是经过输入脉冲信号来进行操控的，即电机的总翻滚视点由输入脉冲数决议，而电机的转速由脉冲信号频率决议。 步进电机的驱动电路根据操控信号作业，操控信号由DSP发生。其根本原理效果如下： （1）操控换相次序 通电换相这一进程称为脉冲分配。例如：三相步进电机的三拍作业办法，其各相通电次序为A-B-C-A,通电操控脉冲有必要严厉依照这一次序别离操控A,B,C相的通断
16、。 （2）操控步进电机的转向 假如给定作业办法正序换相通电，步进电机正转，假如按反序通电换相，则电机就回转。 （3）操控步进电机的速度 假如给步进电机发一个操控脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机宣布的脉冲频率，就能够对步进电机进行调速2。2.3 操控体系的挑选DSP以运算速度快为明显特征，单片机则以数字操控功用强为特色。步进电机的数字操控既要求操控器有强壮的I0操控功用，又要求操控器有高速的信号处理才干以完结实时操控，而DSP集成了电动机操控一切必要的灵敏的多路PWM信号发生器、高速高精度模数转化器(ADC)、以及电动机速度和位移反应
17、的编码器接口等电路。本规划提出以DSP(TMS320F2407)作为操控中心的体系计划，首要DSP宣布的脉冲信号经由光电阻隔电路，将数字信号与模仿信号分隔，进步抗干扰才干，之后经过步进驱动器，将输出的脉冲信号扩大，使其具有驱动步进电机的才干。步进电机驱动滚珠丝杠副，使旋转运动变为直线运动，然后到达操控点胶渠道与点胶阀的意图。2.3.1 DSP的介绍DSP数字信号处理器是一种用于数字信号处理运算的微处理器，其首要效果是完结各种数字信号处理算法。它具有高度集成化，外围电路最少等特色，为真实意义上的低成本、全数字操控。DSP以运算速度快为明显特征，单片机则以数字操控功用强为特色。步进电机的数字操控既
18、要求操控器有强壮的I0操控功用，又要求操控器有高速的信号处理才干以完结实时操控，而DSP集成了电动机操控一切必要的灵敏的多路PWM信号发生器、高速高精度模数转化器(ADC)、以及电动机速度和位移反应的编码器接口等电路。DSPC24x系列是专为电动机操控而规划，它将高功用的DSP内核和丰厚的微操控器外设功用集于单片之中，兼有DSP的高运算速度和单片机的强操控才干。本规划提出以DSP(TMS320F2407)作为操控中心的体系计划，首要具体剖析了DSP资源的分配，最终结合体系的作业办法给出操控计划3。TMS320F2407型DSP由以下几部分组成：（1）32 K的FLASH程序存储器（2）15 K的
19、数据程序RAM（3）544字双口RAM(DARAM)（4）2K的单口RAM(SARAM)（5）64K的程序存储器空间（6）64K的数据存储器空间 （7）64K的IO寻址空间（8）合计192 K的可扩展的外部存储器空间（9）串行通讯接口(SCI)模块（10）16位的串行外设接口(SPI)模块（11）l0位AD转化器2.4 点胶机的传动办法（1） 导轨副的选用 点胶机需求接受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因而，决议选用直线翻滚导轨副，它具有系数小、不易匍匐、传动功率高、结构紧凑、设备预紧便利等长处。（2） 丝杠螺母副的选用 步进电机的旋转运动需求经过丝杠螺母副转化成直线mm的定位精度，滑动丝杠副力不从心，只需选用滚珠丝杠副才干到达。滚珠丝杠副的传动精度高、动态呼应快、运动平稳、寿数长、功率高，预紧后可消除反向空隙4。2.5 本章小结本体系选用DSP作为操控体系，输出脉冲信号经由光电阻隔电路，将数字信号与模仿信号分隔，进步抗干扰才干，之后经过步进驱动器，将输出的脉冲信号扩大。步进电机驱动滚珠丝杠副，使旋转运动变为直线 X-Y渠道爱游戏华领会部分的核算与选型依照下导轨上面移动部件的分量来进行核算。包括作业渠道、上层电动机、滚珠丝杠副、直线翻滚导轨副、导轨座等，经过核算，分量约为400N。3.1.1直线）滑块接受作业载荷的核算及导轨类型的选取 点胶机作业渠道为水平安置，选用双导轨、四滑块的支承办法。考虑最晦气的状况，即笔直于台面的作业载荷悉数由一个滑块承当，则单滑块所受的最大笔直方向载荷为： （3-1）其间，移动部件分量G=400N,，代入上式，得最大作业载荷：。根据作业载荷，初选直线翻滚导轨副的类型为KL系列的JSA-LG15型。根本参数如下： 表3-1 滚珠丝杠副参数额外载荷/KN静态力矩/N*M导轨长度动载荷静载荷L(mm)7.949.5555588340（2）间隔额外寿数L的核算 上述选取的KL系列JSALG15型导轨副的滚道硬度为60HRC，作业温度不超越100，每根导
22、轨上配有两只滑块，精度为4级，载荷不大5。根据（3-2）式核算得间隔寿数： （3-2）式中：、硬度系数，取1.0； 触摸系数，取0.81； 精度系数，取0.9； 载荷系数，取1.5。远大于期望值50km，故间隔额外寿数满意要求。3.1.2丝杠滚珠螺母副的核算与选型（1）最大作业载荷的核算 （3-3）式中：推翻力矩影响系数K=1.1； 移动部件总分量G=400N； 翻滚导轨上的冲突因数=0.005。由（3-3）式求得滚珠丝杠副的最大作业载荷为2N。（2）最大动载荷的核算 设渠道的最快进给速度v=12000mm/min,初选丝杠导程=4mm，则此刻丝杠转速X、Y轴：n=v/=3000r/min。取
23、滚珠丝杠的运用寿数T=15000h，代入，得丝杠寿数系数：=2700（r）。取载荷系数，滚道硬度为60HRC时，取硬度系数=1.0，代入下式，求得最大动载荷： （3-4）式中：丝杠寿数系数，； 载荷系数，取1.2； 硬度系数，取1.0； 最大作业载荷，取2N。（3）初选类型 根据核算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，X、Y轴挑选济宁博特精细丝杠制作有限公司出产的G系列1604-3型滚珠丝杠副，为内循环固定反向器单螺母式，其公称直径为16mm，导程为4mm，循环滚珠为3圈1列，精度等级取5级，额外动载荷为4612N，大于满意要求。（4）传动功率的核算 将公称直径，导程，代入 （3-5）得丝杠螺旋升
24、角。将冲突角，代入 （3-6）得传动功率。（5）刚度的验算1）滑台上下两层滚珠丝杠副的支承均选用“单推单推”的办法6。由（3-7）核算丝杠在作业载荷效果下发生的拉/压变形量： （3-7）式中：a丝杠左右支承的中心间隔，约为310mm； 钢的弹性模量，取； 滚珠直径，取2.381mm； 丝杠底径，取13.1mm； S丝杠截面积，。2）根据公式，求得单圈滚珠数Z=18；该类型丝杠为单螺母，滚珠的圈数列数为31，代入公式：圈数列数，得滚珠总数量=54。丝杠预紧时，取轴向预紧力=6.7N。则求得滚珠与螺纹滚道间的触摸变形量：。因为丝杠加有预紧力，且为轴向负载的1/3，所以实践变形量可削减一半，取。3）
25、 将以上算出的和代入，求得丝杠总变形量0.6 。本规划中，丝杠的有用行程为250mm。5级精度滚珠丝杠行程差错答应到达12，可见丝杠刚度满意。（6）压杆安稳性校核 （3-8）取支撑系数=1；由丝杠底径=17.1mm，求得截面惯性矩；压杆安稳安全系数K取3；翻滚螺母至轴向固定处的间隔a取最大值320mm。代入式中，得临界载荷：，故丝杠不会失稳。综上所述，初选的滚珠丝杠满意要求。3.1.3 步进电动机的核算与选型（1）步距角的挑选步进电动机具有固定分辨率，如每转24步，步距角为l.5。选用小步距角分几步来完结必定增量运动的长处是：运转时的过冲量小，振动不明显，精度高。选用时应权衡体系的精度和速度要
26、求，挑选一种适宜的规范步距角，对直线进给驱动的设备，步距角由体系所要求的脉冲当量，丝杠螺距t和变比i确认7，按公式进行核算： 式中：脉冲当量，取0.01mm； t丝杠螺距，取4mm； i变比，取1。（2）负载力矩的核算负载力矩是指传送设备上与负载触摸部分所遭到的冲突力矩。步进电机驱动进程中一直需求此力矩。负载力矩根据传动设备和物体的分量的不同而不同。1） 核算加在步进电机翻滚轴上的总翻滚惯量 已知：滚珠丝杠的公称直径，总长L=276mm，导程=4mm，资料密度；移动部件总重力G=400N。算得各个零部件的翻滚惯量如下：滚珠丝杠的翻滚惯量: （3-9）托板折算到丝杠上的翻滚惯量 （3-10）初选
27、步进电机类型为BS57HB56-03，由深圳白山机电公司出产，步距角整步为，半步为。该类型的步进电机转子的翻滚惯量。 则加在步进电动机转轴上的总翻滚惯量为： （3-11）式中：步进电机转子的翻滚惯量； 滚珠丝杠的翻滚惯量，取； 托板折算到丝杠上的翻滚惯量，取。2） 核算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩 分快速空载和接受最大作业负载种状况进行核算。I） 快速空载起动时电动机转轴所接受的负载转矩包括三部分：一部分是快速空载起动时折算到电机转轴上的最大加快转速；一部分是移动部件运动时折算到电动机轴上的冲突转矩；还有一部分是滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加冲突转矩，因为滚珠丝杠传动功率很高，
28、相关于和，能够忽略不计。则有： （3-12）考虑到传动链的总功率，核算快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加快转矩： （3-13）式中 对应空载最快移动速度的步进电动机最高转速，单位为r/min；步进电动机由停止到加快至转速所需时刻，单位为s。其间： （3-14）式中 空载最快移动速度，任务书指定X、Y轴为9000mm/min；步进电机步距角，预选电动机为；脉冲当量，本规划脉冲。将以上各值代入上式，算得X、Y轴：=2250mm/min。步进电动机由停止到加快至转速所需的时t=0.4s，链总功率。则求得：移动部件运动时，折算到电动机转轴上的冲突转矩为： （3-15）式中： 导轨的冲突因数，翻滚
29、导轨取0.005； 笔直方向的铣削力，空载时取0； 传动链总功率，取0.7。得：最终求得快速空载起动时电动机转轴所接受的负载转矩： （3-16）II） 最大作业负载状态下电动机转轴所接受的负载转矩包括三个部分：一部分是折算到电动机转轴上的最大作业负载转矩；一部分是移动部件运动时折算到电机轴上的冲突转矩；还有一部分是滚珠丝杠预紧后折算到电机转轴上附加冲突转矩，相关于和小，能够忽略不计。则有： （3-17）笔直方向接受最大作业负载状况下，移动部件运动时折算到电动机转轴上的冲突转矩：最终，求得最大作业负载状态下电动机转轴所接受的负载转矩为：经过上式核算后，得到加在步进电机转轴上的最大等效负载转矩应为
30、：（3） 步进电动机最大静转矩的选定 考虑到步进电动机的驱动电源受电网电压影响较大，当输入电压下降时，其输出转矩会下降，或许形成丢步，乃至堵转。因而，根据来挑选步进电动机的最大静转矩时，需求考虑安全系数。本例中安全系数k取4，则步进电动机的最大静转矩应满意：上述初选的步进电机类型为BS57HB56-03，查得该类型电动机的最大静转矩=0.9。可见，满意要求。（4） 步进电动机的功用校核1）最快工进速度时电动机输出转矩校核任务书给定作业台最快工进速度X、Y轴，则电动机对应的运转频率，在此频率下，电动机的输出转矩约为0.4，大于最大作业负载转矩，满意要求。2）空载移动时电动机输出转矩校核 任务书给
31、定作业台最快空载移动速度，对应的运转频率：。在此频率下，电动机的输出转矩，大于快速空载起动时的负载转矩 = ，满意要求。3）最快空载移动时电动机运转频率校核与最快空载移动速度对应的电动机运转频率为=15000Hz。BS57HB56-03电动机的空载运转频率可达30000Hz，可见没有超出上限。4）发动频率的核算已知电动机转轴=，电动机转子的翻滚惯量，电动机转轴不带任何负载时的空载发动频率，则能够求出步进电动机战胜惯性负载的起动频率： （3-18）上式阐明，要想确保步进电机起动时不失步，任何时候的发动频率都有必要小于1268Hz。实践上，在选用软件升降频时，起动频率选得更低，一般只需100Hz。综
32、上所述，本例中作业台的进给传动选用BS57HB56-03步进电动机，安全8。表3-2 BSHB366参数电机类型相数步距角/（）电压/V最大静转矩/Nm最高空载发动频率/Hz运转频率/Hz转子翻滚惯量10Kgm分配办法质量/kgBS57HB562400.9270080000.3二相四拍0.73.1.4 步进驱动器的挑选步进电机功率驱动器将DSP输出的操控脉冲扩大到几十上百伏特、几安十几安的驱动才干。一般DSP的输出接口具有必定的驱动才干，而一般的晶体管直流输出接口的负载才干仅为十几几十伏特、几十几百毫安。但关于功率步进电机则要求几十上百伏特、几安十几安的驱动才干，因而应该选用驱动器对输出脉冲进
33、行扩大9。本规划选用深圳白山机电的Q2HB44MA型步进驱动器，Q2HB44MA为等视点恒力矩细分型驱动器，驱动电压DC12-40V,适配6或8出线mm的各种类型的二相混合式步进电机。该驱动器内部选用共同的操控电路，用此电路能够使电机噪音减小，电机运转更平稳，电机的高速功用可进步30以上，而驱动器的发热可削减50。广泛运用于雕刻机、激光打标机等分辨率较高的小型数控ayx爱游戏体育官方网站进口上。3.2 点胶阀爱游戏大厅部分的核算与选型依照导轨上面移动部件的分量来进行核算。包括作业渠道、滚珠丝杠副等，经过核算，分量约为300N。3.2.1直线翻滚导轨副的核算与选型（1）滑块接受作业载荷的核算及
34、导轨类型的选取Z轴选用双导轨、四滑块的支承办法。笔直于台面的作业载荷悉数由一个滑块承当，则单滑块所受的最大笔直方向载荷为：其间，移动部件分量G=300N,，代入上式，得最大作业载荷：。根据作业载荷，初选直线翻滚导轨副的类型为KL系列的JSA-LG15型。根本参数如下： 表3-3 滚珠丝杠副参数额外载荷/KN静态力矩/N*M导轨长度动载荷静载荷L(mm)7.949.5555588280（2）间隔额外寿数L的核算上述选取的KL系列JSALG15型导轨副的滚道硬度为60HRC，作业温度不超越100，每根导轨上配有两只滑块，精度为4级，载荷不大。取硬度系数=1.0、=1.00、触摸系数=0.81、精度
35、系数=0.9、载荷系数=1.5，得间隔寿数： 远大于期望值50km，故间隔额外寿数满意要求。3.2.2丝杠滚珠螺母副的核算与选型（1）最大作业载荷的核算 已知移动部件总分量G=300N，取推翻力矩影响系数K=1.1，翻滚导轨上的冲突因数=0.005。求得滚珠丝杠副的最大作业载荷：（2）最大动载荷的核算 设Z轴作业台的最快进给速度v= 6000mm/min，初选丝杠导程=4mm，则此刻丝杠转速n=v/=1500r/min。取滚珠丝杠的运用寿数T=15000h，代入，得丝杠寿数系数=1350（r）。取载荷系数，滚道硬度为60HRC时，取硬度系数=1.0，代入下式，求得最大动载荷：（3）初选类型 根
36、据核算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，挑选济宁博特精细丝杠制作有限公司出产的G系列1604-3型滚珠丝杠副，为内循环固定反向器单螺母式，其公称直径为16mm，导程为4mm，循环滚珠为3圈1列，精度等级取5级，额外动载荷为4612N，大于满意要求。（4）传动功率的核算 将公称直径，导程，代入，得丝杠螺旋升角。将冲突角，代入，得传动功率。（5）刚度的验算1）滚珠丝杠副的支承选用“单推单推”的办法。丝杠左右支承的中心间隔约为200；钢的弹性模量； 滚珠直径=2.381mm，丝杠底径=13.1mm，丝杠截面积。 算得丝杠在作业载荷效果下发生的拉/压变形量：2）根据公式，求得单圈滚珠数Z=18；该类型丝
37、杠为单螺母，滚珠的圈数列数为31，代入公式：圈数列数，得滚珠总数量=54。丝杠预紧时，取轴向预紧力=0.5N。则求得滚珠与螺纹滚道间的触摸变形量：。因为丝杠加有预紧力，且为轴向负载的1/3，所以实践变形量可削减一半，取。3） 将以上算出的和代入，求得丝杠总变形量0.06 。本规划中，Z轴丝杠的有用行程为120mm。5级精度滚珠丝杠行程差错答应到达12，可见丝杠刚度满意。（6）压杆安稳性校核 查表，取支撑系数=1；由丝杠底径=17.1mm，求得截面惯性矩；压杆安稳安全系数K取3；X、Y轴中翻滚螺母至轴向固定处的间隔a取最大值200mm。代入式中，得临界载荷，故丝杠不会失稳。综上所述，初选的滚珠丝
38、杠满意要求。3.2.3 步进电动机的核算与选型（1）步距角的挑选 步进电动机具有固定分辨率，如每转24步，步距角为l.5。选用小步距角分几步来完结必定增量运动的长处是：运转时的过冲量小，振动不明显，精度高。选用时应权衡体系的精度和速度要求，挑选一种适宜的规范步距角，对直线进给驱动的设备，步距角由体系所要求的脉冲当量P丝杠螺距t和变比i确认，按公式进行核算：（2）负载力矩的核算负载力矩是指传送设备上与负载触摸部分所遭到的冲突力矩。步进电机驱动进程中一直需求此力矩。负载力矩根据传动设备和物体的分量的不同而不同。1） 核算加在步进电机翻滚轴上的总翻滚惯量 已知：滚珠丝杠的公称直径，总长250mm，导
39、程=4mm，资料密度；移动部件总重力G=300N。算得各个零部件的翻滚惯量如下：滚珠丝杠的翻滚惯量托板折算到丝杠上的翻滚惯量初选步进电机类型为BS57HB56-03，由深圳白山机电公司出产，步距角为，该类型的步进电机转子的翻滚惯量。 则加在步进电动机转轴上的总翻滚惯量为：2） 核算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩 分快速空载和接受最大作业负载种状况进行核算。I） 快速空载起动时电动机转轴所接受的负载转矩包括三部分：一部分是快速空载起动时折算到电机转轴上的最大加快转速；一部分是移动部件运动时折算到电动机轴上的冲突转矩；还有一部分是滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加冲突转矩，因为滚珠丝杠传动
40、功率很高， 相关于和，能够忽略不计。则有： 考虑到传动链的总功率，核算快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加快转矩：式中 对应空载最快移动速度的步进电动机最高转速，单位为r/min；步进电动机由停止到加快至转速所需时刻，单位为s。其间：式中 空载最快移动速度，任务书指定Z轴为4500 mm/min步进电机步距角，预选电动机为；脉冲当量，本规划脉冲。将以上各值代入上式，算得=1125mm/min，。步进电动机由停止到加快至转速所需的时t=0.4s，链总功率。则求得：移动部件运动时，折算到电动机转轴上的冲突转矩为：式中： 导轨的冲突因数，翻滚导轨取0.005； 笔直方向的铣削力，空载时取0； 传
41、动链总功率，取0.7。得：最终求得快速空载起动时电动机转轴所接受的负载转矩：II） 最大作业负载状态下电动机转轴所接受的负载转矩包括三个部分：一部分是折算到电动机转轴上的最大作业负载转矩；一部分是移动部件运动时折算到电机轴上的冲突转矩；还有一部分是滚珠丝杠预紧后折算到电机转轴上附加冲突转矩，相关于和小，能够忽略不计。则有：笔直方向接受最大作业负载状况下，移动部件运动时折算到电动机转轴上的冲突转矩：最终，求得最大作业负载状态下电动机转轴所接受的负载转矩为：=0.0014 经过上式核算后，得到加在步进电机转轴上的最大等效负载转矩应为：（3） 步进电动机最大静转矩的选定 考虑到步进电动机的驱动电源受
42、电网电压影响较大，当输入电压下降时，其输出转矩会下降，或许形成丢步，乃至堵转。因而，根据来挑选步进电动机的最大静转矩时，需求考虑安全系数。本例中安全系数k取4，则步进电动机的最大静转矩应满意：上述初选的步进电机类型为BS57HB56-03，查得该类型电动机的最大静转矩=0.9。可见，满意要求。（4） 步进电动机的功用校核1）最快工进速度时电动机输出转矩校核任务书给定作业台最快工进速度Z轴，则电动机对应的运转频率3750Hz，在此频率下，电动机的输出转矩约为6.5，远远大于最大作业负载转矩，满意要求。2）移动时电动机输出转矩校核 任务书给定Z轴最快空载移动速度，对应的运转频率：。在此频率下，电动
43、机的输出转矩，大于快速空载起动时的负载转矩 = ，满意要求。3）快空载移动时电动机运转频率校核与最快空载移动速度对应的电动机运转频率为=7500Hz。BS57HB56-03电动机的空载运转频率可达30000Hz，可见没有超出上限。4）起动频率的核算已知电动机转轴=，电动机转子的翻滚惯量，电动机转轴不带任何负载时的空载发动频率，则能够求出步进电动机战胜惯性负载的起动频率：上式阐明，要想确保步进电机起动时不失步，任何时候的发动频率都有必要小于1493Hz。实践上，在选用软件升降频时，起动频率选得更低，一般只需100Hz。综上所述，本例中作业台的进给传动选用BS57HB56-03步进电动机，安全。3.
44、2.4 步进驱动器的挑选步进电机功率驱动器将DSP输出的操控脉冲扩大到几十上百伏特、几安十几安的驱动才干。一般DSP的输出接口具有必定的驱动才干，而一般的晶体管直流输出接口的负载才干仅为十几几十伏特、几十几百毫安。但关于功率步进电机则要求几十上百伏特、几安十几安的驱动才干，因而应该选用驱动器对输出脉冲进行扩大。本规划选用深圳白山机电的Q2HB44MA型步进驱动器，Q2HB44MA为等视点恒力矩细分型驱动器，驱动电压DC12-40V,适配6或8出线mm的各种类型的二相混合式步进电机。该驱动器内部选用共同的操控电路，用此电路能够使电机噪音减小，电机运转更平稳，电机的
45、高速功用可进步30以上，而驱动器的发热可削减50。广泛运用于雕刻机、激光打标机等分辨率较高的小型数控爱游戏大厅app下载上。3.3 本章小结本章具体介绍了点胶机博亚体育官方网站部分的核算与选型。经过核算，点胶机的三轴均由KL系列JSA-LG15型导轨副，济宁博特精细丝杠制作有限公司出产的G系列1604-3型滚珠丝杠副，深圳白山机电公司出产的BS57HB56-03型步进电机及Q2HB44MA型步进驱动器组成。4体系硬件电路的规划4.1 体系硬件电路的整体结构根据操控体系功用的规划要求，其体系结构框图如图l所示。体系首要由DSP(TMS320F2407)、三驱动器、三混合式步进电组织成。本体系经过上位机串口传输给CPLD，经
46、CPLD译码之后，DSP根据其宣布的参阅输入信号，将其转化为PWM输出，向x轴向步进电机、Y轴向步进电机和Z轴向步进电机宣布操控脉冲，经过阻隔电路、驱动器的操控，对信号进行驱动和转化，来完结步进电机的三坐标操控10。体系的硬件规划最要害的便是电机操控器的规划。电机操控器的结构包括以下几个首要部分:（1）DSP微处理器及外围电路;（2）电源与电平转化电路;（3）JTAG仿线）光电阻隔电路操控电路的结构如图所示：图4-1操控电路框图4.2 DSP电机操控器部分的硬件规划4.2.1 DSP外围电路的规划本规划选用的TMS320LF2407DSP微操控器共有144个引脚，
47、其封装办法为PGE，其内部功用结构包括:DSP内核、内部DRAM、内部SRAM、扩展存储器界面、事情办理器A、事情办理器B、JTAG接口、数字I/0口、10位A/D模块、PLL时钟、FLASHROM、CAN操控器模块、SCIl串行通讯模块、SPI串行外设模块、看门狗模块11。DSP微操控器的外围电路包括:（1） PLL滤波器输入电路，根据厂家给定的参数，结合本规划要求，咱们挑选PLL滤波器输入的谐振电阻为11欧姆，与之串联的电容为0.68uF，而与它们并联的电容为0.01uF波器输入电路，根据厂家给定的参数，结合本规划要求，咱们挑选PLL滤波器输入的谐振电阻为11欧姆，与之串联的电容为0.68
48、uF，而与它们并联的电容为0.01uF;（2） 外部晶振电路，本规划选用了10MHz无源晶振作为DSP微操控器的外部振动器，其谐振电容选取20pF;（3） DSP复位电路4.2.2 操控器电源电路的规划图4-2 电源转化电路其间芯片TPS7333QD为TI公司专门为DSP驱动规划的数字电源，此处用作DSP及外扩RAM的数字电源。它输出3.3v电压并具有过/欠电压维护功用。当外部电源的输入电压过高或过低时，其内部的比较电路将输出一个复位电压，经过它的第8脚输出送到DSP芯片的复位脚，使DSP复位然后到达维护DSP的效果12。4.2.3 串行通讯接口电路的规划 DSP内部有一个串行通讯(SCI)接
49、口模块，来完结与其它外设之间的串行数据通讯。波特率可编程。SCI的发送器与接纳器都是双缓冲的。各自有作业使能和中止操控。可作业于全双工方式波特率可编程。SCI模块的结构模块首要包括以下部件：（1）发送器-TX：SCITXBUF-发送数据缓冲寄存器，存发送数据。TXSHF发送移位寄存器，每次1位送到SCITXD引脚。（2）接纳器-RX：RXSHF接纳移位寄存器，每次1位将SCITXD引脚上的数据移入。SCIRXBUF-接纳数据缓冲寄存器，存RXSHF接纳到数据（3） 一个可编程的波特率发生器。图4-3 串行通讯接口电路4.2.4仿真接口电路的规划在TMS320LF2407DSP微处理器内部集成了很多的外设模块，只需增加较少的外围电路，就能规划出各种接口电路，完结通讯、程序下载等功用。首要，操控器经过JTAG接口与仿真器相连，因为DSP微处理器内己经集成了JTAG仿真和测验模块，所以JTAG接口的规划比较简略，将DSP微处理器的JTAG仿真和测验引脚引出即可。其规划如图所示：图4-4 JTAG接口4.2.5 CPLD的规划跟着大规划可编程逻辑器材的飞速开展，传统的电路规划办法已大为改观。许多传统的逻辑电路彻底能够用可编程逻辑器材来替代，进步体系的可靠性，减小PCB的面积，使产品小型化，还有利于维护知识产权。选用可编程逻辑器材进行电路规划已成为现代电子
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