高精度三轴运动平台设计与控制含CAD图纸

高精度三轴运动平台设计与控制含CAD图纸

高精度三轴运动平台设计与控制(含CAD图)(论文说明:1万字,CAD图4张)

本课题主要研究内容

三轴运动平台是高精度运动设备的组成部分,一些高精度运动指令需要在该平台上执行。 针对国内外三轴运动平台的发展现状及未来发展趋势,本文将主要对以下几点进行一些研究:

首先,根据三轴运动平台的使用要求和使用环境,制定一些预期的参数。 然后,根据实际情况,进行了三轴运动平台的结构设计,提出了平台的主要结构和设计理念。

根据三轴运动平台的结构特点,进行与其相匹配的控制器设计,设计出最合适的控制器方案。

结合获得的控制器方案,选择相应的控制软件。 然后进行软件编程,达到控制三轴运动平台的目的。

本文总结了本次毕业设计提出的研究思路和设计方案,进而对三轴运动平台的发展做出了想象和展望。

三轴运动平台结构设计

在设计三轴运动平台的控制器之前,必须先设计三轴运动平台的结构。 三轴运动平台的机械结构主要由电机、光电编码器、位移传感器和运动托盘组成。

三轴运动平台设计要求

这种三轴平台主要应用于精密场合,其首要工作要求是能够快速、准确地定位小直径和小重量的物体。 该高精度三轴运动平台的设计要求如下:

三轴平台由三部分组成,X方向平台、Y方向平台和Z轴方向。 其中,对X轴和Y轴所在平面的要求是两者能够产生联动效果,使平台具备对物体进行高精度线性插补的功能,而X轴-轴方向和Y轴方向 移动托盘的速度要求在20μm/s至2mm/s之间。

三轴运动平台的定位精度要求为±5μm,负载要求不高于2KG,运动平台的有效工作范围不大于140×60〖mm〗^2。

在Z轴方向上,要求能够在垂直方向上不间断地上下移动,同时必须具有承受一定载荷和保持载荷的能力。 定位精度要求±0.02mm,工作范围40mm。

三轴运动平台整体结构

系统采用的驱动方式的优劣将直接影响三轴运动平台系统的整体性能,集中在精度、速度、行程等方面。 由于X平面和Y平面的定位精度要求较高,这里采用了一种新型特殊的驱动方式——压电陶瓷线性驱动技术。

同时,由于设计要求中Z轴的精度没有X、Y方向那么高,但Z轴需要有一点负载能力,所以Z轴方向的解决方案将采用伺服电机加丝杆传动方案。

为了实现三轴平台的高精度运动,需要驱动和控制两部分:工作台的机械结构和运动平台的驱动部分。

高精度三轴运动平台设计及控制(含CAD图)/

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高精度三轴运动平台设计及控制(含CAD图)/

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目录

总结一

摘要二

第一章 简介 3

1.1 课题来源及研究背景3

1.2 国内外三轴运动平台研究现状3

1.2.1国外研究概况4

1.2.2国内研究概况5

1.3 本课题主要研究内容6

第二章 三轴运动平台结构设计 7

2.1 三轴运动平台设计要求 7

2.2 三轴运动平台整体结构7

2.3 三轴运动平台结构分析 8

2.4 三轴运动平台电机及驱动器 10

2.4.1 压电陶瓷直线电机及驱动器 10

2.4.2 交流伺服电机及驱动器 11

2.5 直线导轨及丝杠 11

2.6 光栅位置传感器13

第三章 三轴运动平台控制方案设计 14

3.1 X、Y轴控制方案 14

3.2 Z轴控制方案 15

3.3 控制系统设备 16

3.3.1 工控机选型 16

3.3.2 运动控制卡 17

3.4 运动控制卡与工控机的接口连接 17

3.4.1 运动控制卡与工控机的连接 17

第四章控制系统软件设计 20

4.1 人机界面 20

4.1.1 系统软件平台 20

4.1.2 系统软件编程工具 21

4.2 系统初始化 22

第5章总结23

谢谢 24

参考文献 25