本发明专利技术涉及一种压电电机直线定位方法及装置。它采用压电电机推动滑台实现工作部件直线运动，压电电机分辨率高，但每步位移不确定，只能保证在数十纳米之内，导致压电电机直线定位不准确。本发明专利技术采用旋转编码器检测压电电机的自身丝杠轴实际旋转角度，利用旋转编码器反馈信号控制压电电机的运动，实现压电电机的精确直线定位。本发明专利技术建立了一种用于压电电机直线定位的方法及装置，装置结构简单，适用范围广，控制容易，定位精确，提高了压电电机的定位精度，扩大了压电电机的应用范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种直线定位方法及装置。特别是涉及对直线定位精度要求较高的 压电电机直线定位方法及装置。
技术介绍
随着能源危机的进一步加剧，人们一直致力于寻找新型可再生能源。惯性约束核 聚变(ICF)是一种可以彻底解决人类能源问题的技术，是近年来各发达国家争相研究的热 门技术。在惯性约束核聚变实验中，需要通过定位机构将装填聚变燃料的靶丸精确定位于 直径为数米的真空靶室中心，系统整体精度要求在微米级，这对定位机构的定位精度提 出了很高的要求。目前应用于精密定位的电机主要包括伺服电机、步进电机和新型的压 电电机。在惯性约束核聚变装置中，主要应用了真空步进电机进行精确定位，由于空间限制，在靶架和靶准直器结构中使用了真空压电电机，压电电机通过摩擦机制驱动电机自身丝杠轴旋转，进而实现工作部件直线运动。由于压电电机的驱动原理为摩擦原理，虽然压电电机每步位移在纳米级，但其每步的直线位移不确定，只能保证在某数十纳米之内，造成了压电电机直线定位的不准确，移动距离越大，直线定位的误差就越大。目前解决这一问题的方法主要有增加检测单元，实时监测工作部件直线位置，避免压电电机定位不准确的问题，这保证了压电电机的定位精度为其位移分辨率，提高了压电电机的定位精度，但这需要增加检测传感结构，增加了定位系统的复杂度；通过实验研究压电电机在某一结构和环境中的运动规律，通过误差补偿原理来提高压电电机的直线定位精度，这种方法比较局限，仅能解决特定的问题，而且对于某些随机误差也很难补 mte ο
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种新型的压电电机直线定 位方法及装置，具有结构简单，适用范围广，运动分辨率高，控制容易，定位精确等优 点ο本专利技术采用以下技术方案来实现一种压电电机直线定位方法，其特征是PC机发送控制命令给PLC，PLC通过压 电电机控制器控制压电电机直线运动，同时PLC检测旋转编码器的反馈信号，对比旋转 编码器信号预定值，判断是否向压电电机发送停止运动信号，如果反馈信号没有到达预 定值，则PLC继续通过压电电机控制器控制压电电机直线运动，如果反馈信号到达预定 值，则PLC通过压电电机控制器向压电电机发送运动停止命令，停止压电电机的运动。上述压电电机的直线定位方法采用的控制结构包括220V，50Hz交流电源， PC机，PC机电源适配器，PLC，PLC所用24V稳压电源，压电电机控制器，压电电机 电源适配器，压电电机，旋转编码器，旋转编码器所用12V稳压电源。220V，50Hz交流电源分别与PC机电源适配器、PLC所用24V稳压电源、压电电机电源适配器、旋转编 码器所用12V稳压电源连接实现电压转换，PC机电源适配器与PC机连接，向PC机提供 工作电源，PLC所用24V稳压电源与PLC连接，向PLC提供工作电源，压电电机电源适 配器分别与压电电机和压电电机控制器连接，向压电电机和压电电机控制器提供工作电 源，旋转编码器所用12V稳压电源与旋转编码器连接，向旋转编码器提供工作电源，PC 机与PLC连接，实现PC机和PLC之间数据命令的双向通讯，PLC与压电电机控制器连 接，向压电电机控制器发送控制命令，压电电机控制器与压电电机连接，向压电电机传 送控制信号，旋转编码器与PLC连接，向PLC反馈压电电机的自身丝杠轴的旋转角度信 号。一种压电电机直 线定位装置，应用于上述压电电机直线定位方法，包括工作部 件和压电电机，其特征是所述工作部件固定于一个滑台移动部件，压电电机的自身螺 母块固定于所述滑台移动部件，一个旋转编码器固定于滑台固定部件，一个电机止动顶 块固定于滑台固定部件，所述压电电机的自身丝杠轴一端与电机止动顶块接触，另一端 通过一个联轴器与所述旋转编码器同轴连接；所述压电电机工作时，压电电机的自身螺 母块通过摩擦原理使压电电机的自身丝杠轴旋转，压电电机的自身丝杠轴沿轴线位置被 电机止动顶块和旋转编码器限制，使压电电机的自身螺母块沿压电电机的自身丝杠轴轴 向运动，带动滑台移动部件和工作部件直线运动，同时旋转编码器直接检测压电电机的 自身丝杠轴的旋转角度。工作部件通过螺钉固定于滑台移动部件，压电电机的自身螺母块通过压电电机 固定螺母与压电电机固定块固定，压电电机固定块通过螺钉与滑台移动部件固定，压电 电机的自身丝杠轴一端与电机止动顶块接触，另一端通过联轴器和压电电机转接轴与旋 转编码器连接，电机止动顶块通过螺钉与滑台固定部件固定，旋转编码器通过螺钉与编 码器连接块固定，编码器连接块通过螺钉与编码器支撑块固定，编码器支撑块通过螺钉 与滑台固定部件固定，滑台固定部件通过螺钉与滑台固定座固定，滑台固定座通过螺钉 与基座固定。压电电机工作时，压电电机的自身螺母块通过摩擦原理使压电电机的自身丝杠 轴旋转，压电电机的自身丝杠轴沿轴线位置被电机止动顶块和旋转编码器限制，使压电 电机的自身螺母块沿丝杠轴向运动，带动滑台移动部件和工作部件直线运动，同时旋转 编码器直接检测压电电机的自身丝杠轴的旋转角度。本专利技术与现有技术相比较，具有如下特点本专利技术不需要专门的直线位置监测 传感器，只需要在压电电机的自身丝杠轴同轴安装一个旋转编码器，就能实现压电电机 直线精确定位，结构简单，本专利技术适用于不同的结构和环境，适用范围广，通过提高旋 转编码器的分辨率，就可以提高压电电机直线定位的精度，运动分辨率高，控制容易， 定位精确。附图说明图1是本专利技术压电电机直线定位方法控制结构示意图； 图2是本专利技术压电电机直线定位方法控制程序流程示意图； 图3是本专利技术压电电机直线定位装置三维机械结构爆炸图；图4是本专利技术压电电机直线定位装置装配图。 具体实施例方式本专利技术的优选实施例结合附图说明如下实施例一参照图1，本压电电机直线定位方法的控制结构包括220V，50Hz交流 电源，PC机，PC机电源适配器，PLC，PLC所用24V稳压电源，压电电机控制器，压电 电机所用电源适配器，压电电机，旋转编码器，旋转编码器所用12V稳压电源。220V， 50Hz交流电源分别与PC机电源适配器、PLC所用24V稳压电源、压电电机电源适配器、 旋转编码器所用12V稳压电源连接实现电压转换，PC机电源适配器与PC机连接，向PC 机提供工作电源，PLC所用24V稳压电源与PLC连接，向PLC提供工作电源，压电电机 电源适配器分别与压电电机和压电电机控制器连接，向压电电机和压电电机控制器提供 工作电源，旋转编码器所用12V稳压电源与旋转编码器连接，向旋转编码器提供工作电 源，PC机与PLC连接，实现PC机和PLC之间数据命令的双向通讯，PC机将电脑PLC 编程软件所编写的程序下载到PLC中，同时也可以通过命令读取PLC的运行状态，实现 PLC运行状态的监控，PLC与压电电机控制器连接，向压电电机控制器发送控制命令， 压电电机控制器与压电电机连接，向压电电机传送控制信号，最终实现压电电机的直线 运动，旋转编码器与PLC连接，向PLC反馈压电电机的自身丝杠轴的旋转角度信号。 参照图2，本压电电机直线定位方法，其特征是PC机发送控制命令给PLC， PLC通过压电电机控制器控制压电电机直线运动，同时PLC检测旋转编码器的反馈信 号，对比旋转编码器信号预定值，判断是否向压电电机发送停止运动信号本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压电电机直线定位方法，其特征是：ＰＣ机发送控制命令给ＰＬＣ，ＰＬＣ通过压电电机控制器控制压电电机直线运动，同时ＰＬＣ检测旋转编码器的反馈信号，对比旋转编码器信号预定值，判断是否向压电电机发送停止运动信号，如果反馈信号没有到达预定值，则ＰＬＣ继续通过压电电机控制器控制压电电机直线运动，如果反馈信号到达预定值，则ＰＬＣ通过压电电机控制器向压电电机发送运动停止命令，停止压电电机的运动。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：章亚男，朱寒雨，沈林勇，乐兆山，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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