软驱动型宏微两级自动定位控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种控制装置，尤其是实用于精密制造业，具体地说是一种软驱动型宏微两级自动定位控制装置，包括宏动工作台、控制系统和微动工作台，微动工作台安装到宏动工作台上。控制系统采用人机界面实时显示和监测实际位移，通过PLC的功能指令编制程序产生时序脉冲，再按一定的频率和顺序对步进电机各相绕组分别通电，就能实现PLC对步进电机的直接控制，步进电机旋转驱动丝杠带动工作台运动。整个装置巧妙的采用了微动定位叠加到宏动定位，位移检测器直接安装到微动工作台形成闭环控制系统，解决了大行程，高速，精确定位问题。本实用新型专利技术结构简单，编程方便，控制精度高，是一种可以实现大规模推广的大行程，高速、精确控制装置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种控制装置，尤其是实用于精密制造业，具体地说是一种软驱动型宏微两级自动定位控制装置。
技术介绍
精密定位技术的应用范围极其宽广，要求越来越多，精密定位的概念在不同时期有着不同的理解和数量界定，就目前的实际情况看，亚微米级定位精度是精密定位的最低限度，而纳米定位代表着精密定位的最高水平。精密定位技术的应用领域非常广泛，随着科技的发展，精密定位技术广泛应用于微型机械、微型装配领域，同时，在微电子信息产业、转基因生物工程、半导体光刻、精密测量、超精密加工、生物细胞和纳米技术等领域，也都需要十分精确地定位和非常精细地运动，因此高性能的超精密定位工作台成为这些领域的技术支持，对该技术的研究处于国际上精密工程技术的前沿，具有重大科学意义和应用价值。从目前国内外对精密定位系统的研究情况来看，为了实现大行程，一般都是采用宏微两级定位方式，亦即是在宏动定位控制的基础上，叠加微动定位控制，最后实现载物台的大行程运动和纳米级精密定位技术。众多定位系统，为了提高定位精度，大多采用直线电机、液体静压丝杠或摩擦传动等作为系统的驱动装置，但是定位速度还是得不到很大提高。因此，能否在传统的滚珠丝杠传动下通过提高控制系统性能，使整个系统定位精度和速度提高，具有实用意义。研究并设计出一种自动控制装置具有极高的现实意义。
技术实现思路
本技术的目的，就是为了解决现有技术上存在的上述技术问题，提供了一种软驱动型宏微两级自动定位控制装置。为了解决上述技术问题，本技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供了一种软驱动型宏微两级自动定位控制装置，包括宏动工作台、控制系统和微动工作台，其特征是控制系统都采用步进电机作为原动件，微动定位叠加到宏动定位，位移检测器一端连接微动工作台另一端连接PLC。所述的控制系统要求PLC具有实时刷新技术，使输出信号频率可以达到数千赫兹或更高，要求PLC本身的输出端口应该采用大功率的晶体管，以满足步进电机各项绕组数十伏的脉冲电压、数安培的脉冲电流的驱动要求。当PLC以一定的频率对步进电机各相绕组按一定的顺序通电，步进电机就会将脉冲信号转换成相对应的角位移，步进电机就会转动起来。因此，只要用PLC的功能指令编制程序产生时序脉冲，再按一定的频率和顺序对步进电机各相绕组分别通电，就能实现PLC对步进电机的直接控制。其特征是采用PLC直接控制步进电机，用软元件代替硬件控制，不仅减少了系统设计的工作量，大大缩短开发研制周期和节约了开发费用，不存在各部分接口信号匹配的问题，而且提高了控制系统的柔性和可靠性，同时不仅可以采用脉冲信号发生器产生所需的不同频率的脉冲，也可以利用PLC内部的特殊继电器产生时钟脉冲来满足驱动步进电机的需要。本技术的有益效果是由于采用触摸屏人机界面技术代替传统开关按钮，实现实时显示图表，图像信息，人机和谐；由于采用step7和Wincc flexible软件直接在PC上编程和组态，可以方便程序调整，方便人机界面组态；由于步进电机高定位精度，高响应性，灵活控制等特点可以实现高速精确定位；由于采用软元件代替硬件控制，不仅减少了系统设计的工作量，大大缩短开发研制周期和节约了开发费用，不存在各部分接口信号匹配的问题，而且提高了控制系统的柔性和可靠性；由于微动工作台才是此装置的最终执行部分，位移检测器直接装在微动工作台上消除宏运动传动机构中的全部误差。总之，采用宏微两级自动控制，既能实现大行程又能实现精确定位；且可以达到执行部分高速运动的要求。附图说明附图给出了本技术的具体实施范例，与说明书一并用来解释本技术的原理。通过以下结合附图所作的详细描述，可以更清楚地理解本技术的目的、优点及特 征，其中相同的特征使用相同的标号。图I是本技术软驱动型宏微两级自动定位控制装置的原理图。图2—4是本技术的人机界面示意图。具体实施方式以下本技术软驱动型宏微两级自动定位控制装置的最佳实例，并不因此限定本技术的保护范围。一种软驱动型宏微两级自动定位控制装置，如图I所示，它包括宏动工作台(8)、控制系统和微动工作台(6)，微动工作台(6)安装到宏动工作台(8)上，位移检测器(7)直接安装在微动工作台(6)上。如图I所示的控制系统，分别在PC(I)上安装st印7和Wincc flexible软件。将程序和组态界面(图2、3、4所示)通过RS232分别下载到PLC(3)和人机界面(2)。人机界面(2)和PLC (3)通过专用RS232电缆通讯。如图I所示的控制系统，在人机界面(2)中需要设置微动工作台移动行程，通过PLC的A/D转换模块和控制软件对比当前行程和设定行程。只要用PLC(3)的功能指令编制程序产生时序脉冲，再按一定的频率和顺序对步进电机(4) (10)各相绕组分别通电，就能实现PLC(3)对步进电机⑷(10)的直接控制。步进电机(10)旋转驱动丝杠(9)带动宏动工作台(8)运动，同时位移检测器(7)实时检测微动工作台的位移，当还未达到设定行程90%步进电机(10)快转，当达到90%步进电机(10)慢转，当达到98%步进电机(10)停转、步进电机(4)慢转驱动滚珠丝杠(5)带动微动工作台运动，直到设定行程步进电机(4)停转。如图I微动工作台(6)是此装置的执行部分，位移检测器(7)直接装在微动工作台(6)上，得到工作台的实际位置，消除宏运动传动机构中的全部误差。 如图I所述的控制系统的反馈部分位移检测器(7)通过RS232直接连接在PLC(3)上，PLC(3)不断接收来位移检测器输出接口的信号，再通过内部设定程序的计算比较，发出相应频率的脉冲，不断调整步进电机的转速以满足对位移控制的要求。同时人机界面(2)实时监测显示实际位移。权利要求1.一种软驱动型宏微两级自动定位控制装置，包括宏动工作台、控制系统和微动工作台，其特征是控制系统都采用步进电机作为原动件，微动定位叠加到宏动定位，位移检测器一端连接微动工作台另一端连接PLC。2.根据权利要求I所述的软驱动型宏微两级自动定位控制装置，其特征是控制系统PC上安装st印7和Wincc flexible软件，程序和组态界面通过RS232下载到PLC和人机界面，人机界面和PLC通过专用RS232电缆通讯。·专利摘要本技术涉及一种控制装置，尤其是实用于精密制造业，具体地说是一种软驱动型宏微两级自动定位控制装置，包括宏动工作台、控制系统和微动工作台，微动工作台安装到宏动工作台上。控制系统采用人机界面实时显示和监测实际位移，通过PLC的功能指令编制程序产生时序脉冲，再按一定的频率和顺序对步进电机各相绕组分别通电，就能实现PLC对步进电机的直接控制，步进电机旋转驱动丝杠带动工作台运动。整个装置巧妙的采用了微动定位叠加到宏动定位，位移检测器直接安装到微动工作台形成闭环控制系统，解决了大行程，高速，精确定位问题。本技术结构简单，编程方便，控制精度高，是一种可以实现大规模推广的大行程，高速、精确控制装置。文档编号G05B19/418GK202720490SQ201220109259公开日2013年2月6日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日专利技术者余仕彪, 吴子岳, 耿金凤, 张帅 申请人:上海海洋大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软驱动型宏微两级自动定位控制装置，包括宏动工作台、控制系统和微动工作台，其特征是：控制系统都采用步进电机作为原动件，微动定位叠加到宏动定位，位移检测器一端连接微动工作台另一端连接PLC。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余仕彪，吴子岳，耿金凤，张帅，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：实用新型
国别省市：