机械手的设计毕业设计论文
机械手设计的毕业论文

机械手设计的毕业论文机械手设计的毕业论文在现代工业领域,机械手作为一种重要的自动化设备,被广泛应用于生产线上的各个环节。
机械手的设计与优化是一个复杂而又关键的任务,需要考虑到多个因素,如精度、速度、负载能力等。
本篇论文将探讨机械手设计的一些关键问题,并提出一种新的设计方案。
首先,机械手的结构设计是决定其性能的关键因素之一。
常见的机械手结构包括串联结构、并联结构和混合结构。
串联结构由多个连杆组成,具有较高的精度和刚度,适用于需要高精度操作的场景。
并联结构由多个平行连杆和执行器组成,具有较高的负载能力和速度,适用于需要承载重物和快速操作的场景。
混合结构则结合了串联结构和并联结构的优点,可以根据具体需求进行灵活配置。
本论文将采用混合结构设计机械手,以兼顾精度和负载能力。
其次,机械手的运动学分析是设计过程中的重要一环。
通过对机械手的运动学分析,可以确定各个关节的运动范围和姿态,为后续的轨迹规划和控制提供依据。
机械手的运动学分析可以通过解析方法和数值方法两种途径进行。
解析方法适用于简单的机械手结构,通过代数方程求解关节角度和末端位置。
数值方法适用于复杂的机械手结构,通过迭代计算关节角度和末端位置。
本论文将采用数值方法进行机械手的运动学分析,以适应复杂的设计需求。
然后,机械手的轨迹规划是实现预定任务的关键一步。
轨迹规划旨在确定机械手末端执行器的运动轨迹,使得其能够在给定的时间内到达指定位置,并保持所需的速度和加速度。
常见的轨迹规划算法包括插值方法和优化方法。
插值方法通过在给定的关键点之间进行插值,生成平滑的轨迹。
优化方法通过优化目标函数,如最小化时间、最小化能量消耗等,生成最优的轨迹。
本论文将采用插值方法进行机械手的轨迹规划,以保证运动的平滑性和连续性。
最后,机械手的控制系统是实现精确控制的核心。
机械手的控制系统包括传感器、执行器和控制器等组成部分。
传感器用于获取机械手和工件的状态信息,执行器用于执行控制指令,控制器用于计算控制指令并发送给执行器。
机械手完整毕业设计论文

机械手完整毕业设计论文毕业论文(设计)(范文)课题名称 ______________________ 学生姓名______________ 学号_______________ 系部 _________________ 专业年级 _________________________指导教师 ___________________________20XX年XX 月在当今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,普遍重视生产过程的自动化程度,工业机器人作为自动化生产线上的重要成员,逐渐被企业所认同并采用。
工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平,H前,工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的丄作,工作方式一般釆取示教再现的方式。
本文将设计一台四自由度的工业机器人,用于给冲压设备运送物料。
首先,本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构,然后选择合适的传动方式、驱动方式,搭建机器人的结构平台;在此基础上,本文将设计该机器人的控制系统,包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设讣以及控制软件的设计,重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性,最终实现的口标包括:关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。
关键词:机器人,示教编程,伺服,制动ABSTRACTIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on 什w automation degree of the production process in order to enhance theproduction efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises・ The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used tocarry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software・Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running・ The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring 什】e movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point・KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake目录第1章绪论 (3)1.1机器人概述 (4)1.2机器人的历史、现状 (4)1.3机器人的发展趋势 (4)第2章机器人实验平台介绍及机械手的设计 (3)2.1自由度及关节 (4)2.2基座及连杆 (4)2.2. 1 基座 (7)2.2.2大臂 (7)2.2.3小臂 (7)2.3机械手的设计 (4)2.4驱动方式 (4)2.5传动方式 (4)2.6制动器 (4)第3章控制系统硬件 (4)3.1控制系统模式的选择 (4)3.2控制系统的搭建 (4)3.2. 1工控机 (4)3.2.2数据采集卡 (4)3.2.3伺服放大器 (4)3.2. 4 端子板 (4)3.2. 5电位器及其标定 (4)3.2. 6 电源 (4)第4章控制系统软件 (4)4.1预期的功能 (4)4.2实现方法 (4)4. 2. 1实时显示各个关节角及运动范围控制 (4)4. 2. 2直流电机的伺服控制 (4)4. 2.3电机的自锁 (4)4. 2. 4示教编程及在线修改程序 (4)4. 2. 5设置参考点及回参考点 (4)第5章总结 (4)5.1所完成的工作 (4)5.2设计经验 (4)5.3误差分析 (4)5.4可以继续探索的方向 (4)致谢 (4)参考文献 (4)1.1机器人概述在现代工业中,生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
机械手结构设计毕业论文

1。
绪论1.1工业机械手设计的意义1、熟悉机械手的应用场合及有关机械手设计的步骤;2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度,减轻人力,便于有节奏的生产;3、结合机械手设计这方面的知识,在设计过程中学会怎样发现问题、研究问题、解决问题。
1。
2国外的机械情况现代工业机械手起源于20世纪50年代初,是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更,具有多自由度动作功能的柔性自动化。
机械手首先是从美国开始研制的。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。
他的结构是:机体上安装回转长臂,端部装有电磁铁的工件抓放机构,控制系统是示教型的.1962年,美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。
商名为Uni-mate(即万能自动)。
运动系统仿造坦克炮塔,臂回转、俯仰,用液压驱动;控制系统用磁鼓最存储装置。
不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。
同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司(Unimaton),专门生产工业机械手.1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手,原意是灵活搬运。
该机械手的中央立柱可以回转,臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动,控制系统也是示教再现型.虽然这两种机械手出现在六十年代初,但都是国外工业机械手发展的基础。
1978年美国Uni-mate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Uni—mate 型工业机械手,装有小型电子计算机进行控制,用于装配作业,定位误差可小于±1毫米。
美国还十分注意提高机械手的可靠性,改进结构,降低成本.如Uni-mate公司建立了8年机械手试验台,进行各种性能的试验。
准备把故障前平均时间(注:故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。
它给出在第一次故障前的平均运行时间),由400小时提高到1500小时,精度可提高到±0.1毫米。
德国机器制造业是从1970年开始应用机械手,主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。
(精品)机械手毕业论文正文毕业论文设计

摘要随着社会的进步和科技的发展,机器人产品开始进入到生产过程和日常生活中,各种类型的机器人在特定的工作环境下发挥着越来越重要的作用。
但是目前对于移动式机器人多采用轮式移动机构,在适应复杂地形时无法满足路况的要求,由此设计一种灵活的、行走平稳和对路况适应性强的机器人成为解决此类问题的关键。
根据昆虫运动时采用的三角步态走法设计了机器人的腿部五连杆行走机构,并对其进行了占空比、稳定性、转弯状态等分析,由程序来控制机器人的动作。
关键词:慧鱼机器人,工业机器人,仿生机器人With the development of society and technology, robotics products began to enter into the process of production and daily life, various types of robots play amore and more important role in the specific workingenvironment. However, for a mobile robot with wheeled mobilemechanism, can not meet the requirement inthe complex terrain conditions, thus a key flexible, steady running and be on the road the adaptability of the robot to solve this kind ofproblem design. According to the tripod gait of insects by movement ofthe walking legs mechanism design of five link robot, and the analysis, the stability of duty ratio, turning state, the program to control the movement of the robot.目录1 绪论 (1)1.1机械手概述 (1)1.2机械手的组成和分类 (2)1.2.1 机械手的组成 (2)1.2.2 机械手的分类 (4)1.3国内外发展状况 (6)1.4课题的提出及主要任务 (8)1.4.1 课题的提出 (8)1.4.2 课题的主要任务 (9)2 机械手的设计方案 (10)2.1机械手的座标型式与自由度 (10)2.2机械手的手部结构方案设计 (10)2.3机械手的手腕结构方案设计 (10)2.4机械手的手臂结构方案设计 (10)2.5机械手的驱动方案设计 (11)2.6机械手的控制方案设计 (11)2.7机械手的主要参数 (11)2.8机械手的技术参数列表 (11)3 手部结构设计 (14)3.1夹持式手部结构 (14)3.1.1 手指的形状和分类 (14)3.1.2 设计时考虑的几个问题 (14)3.1.3 手部夹紧气缸的设计 (15)3.2气流负压式吸盘 (18)4 手腕结构设计 (21)4.1手腕的自由度 (21)4.2手腕的驱动力矩的计算 (21)4.2.1 手腕转动时所需的驱动力矩 (21)5 手臂结构设计 (25)5.1手臂伸缩与手腕回转部分 (25)5.1.1 结构设计 (25)5.1.2 导向装置 (26)5.1.3 手臂伸缩驱动力的计 (26)5.2手臂升降和回转部分 (27)5.2.1 结构设计 (27)5.3手臂伸缩气缸的设计 (28)5.4手臂伸缩、升降用液压缓冲器 (31)5.5手臂回转用液压缓冲器 (32)6 结论 (33)参考文献 (34)致谢 (36)1 绪论1.1 机械手概述工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
机械手的设计范文

机械手的设计范文
摘要
本文旨在提出一种新型机械手的设计,并介绍它的结构设计,功能实现和性能测试。
该机械手由主体部件、运动控制部件、传感器和外部电源组成。
其中,主体部件包括铝型材、弹簧等;运动控制部件包括电机、轴承、驱动设备和控制电路;传感器包括光学传感器和激光传感器;外部电源包括电池和外部电源。
本文还讨论了机械手的功能实现,并实施性能测试。
测试结果表明,该机械手能够实现准确、稳定和高效的运动控制,可以满足商业和工业应用的需求。
关键词:机械手;结构设计;功能实现;性能测试
1 Introduction
机械手有着广泛的应用,应用于商业、家庭和工业场合。
机械手可以灵活地执行复杂的任务,可以准确地抓取物体,并且执行时间更加快捷。
然而,现有机械手具有高成本、不灵活和低效率等问题,因此为了解决这些问题,需要设计出一种新型机械手。
本文将介绍这种新型机械手的结构设计、功能实现和性能测试。
2 Structural Design
新型机械手的结构设计分为主体部件、运动控制部件、传感器和外部电源。
主体部件主要包括铝型材、弹簧等,这些部件可以提供机械手的支撑和支承,使其具有较强的刚性。
气动机械手毕业设计论文

气动机械手毕业设计论文气动机械手毕业设计论文引言气动机械手是一种基于气动原理实现运动的机械手臂,具有结构简单、成本低、负载能力强等优点。
在工业自动化领域,气动机械手的应用越来越广泛。
本篇论文旨在探讨气动机械手的设计和优化,以提高其性能和应用范围。
一、气动机械手的工作原理气动机械手的工作原理基于气动原理,通过气压的控制来实现机械手臂的运动。
气动机械手主要由气动缸、气控阀和传动机构组成。
当气压作用于气动缸时,气动缸会产生线性运动,从而带动机械手臂的运动。
而气控阀则用于控制气压的开关,从而控制机械手臂的动作。
二、气动机械手的设计要点1. 结构设计气动机械手的结构设计是保证其稳定性和负载能力的关键。
设计者需要考虑机械手臂的长度、材料强度、关节连接方式等因素。
此外,还需要合理安排气动缸和气控阀的位置,以确保机械手臂的运动路径和速度符合要求。
2. 控制系统设计气动机械手的控制系统设计是实现精确控制的关键。
设计者需要选择合适的气控阀和传感器,并设计相应的控制电路。
此外,还需要考虑气压的稳定性和控制精度,以确保机械手臂的动作准确可靠。
3. 优化设计为了提高气动机械手的性能和应用范围,设计者可以进行优化设计。
例如,可以采用多关节结构,增加机械手臂的自由度;可以采用高效的气控阀和传感器,提高机械手臂的控制精度;还可以采用轻量化材料,降低机械手臂的重量。
三、气动机械手的应用领域气动机械手在工业自动化领域有着广泛的应用。
它可以用于装配线上的零部件组装,可以用于搬运重物,还可以用于危险环境下的作业。
此外,气动机械手还可以应用于医疗、食品加工等领域,为人们的生活提供便利。
四、气动机械手的发展趋势随着科技的不断进步,气动机械手也在不断发展。
未来,气动机械手有望实现更高的负载能力和更高的控制精度。
同时,随着机器学习和人工智能的发展,气动机械手还可以实现自主学习和自主决策,从而更好地适应复杂的工作环境。
结论气动机械手作为一种基于气动原理的机械手臂,具有广泛的应用前景。
机械手毕业设计论文

机械手毕业设计论文机械手是一种可以模仿人类手的机械装置,广泛应用于工业生产中的自动化流水线、医疗手术、危险环境探测等领域。
本文以机械手的设计与应用为主题,描述了在毕业设计中设计机械手的过程及其应用前景。
全文共计700字。
摘要:随着技术的不断进步和人们对生产效率与安全性要求的提高,机械手逐渐成为现代工业生产中的重要设备。
本论文旨在通过设计一个具有多种功能的机械手来探讨其设计原理与应用前景。
引言:机械手是一种能够模仿人手动作的机械装置,它能够在指定的空间内完成各种动作,在工业生产中能够用于自动化流水线、医疗手术、危险环境探测等领域。
随着自动化技术的快速发展,机械手应用的范围也越来越广泛。
设计过程:本论文的设计目标是设计一个具有多种功能的机械手,并简化其结构以降低成本。
设计过程包括以下几个步骤:1. 确定机械手的应用场景:根据机械手的应用场景,确定其需要具备的功能和性能要求。
2. 选取适合的驱动方式:根据应用场景和要求,选取适合的驱动方式,如伺服电机、液压驱动等。
3. 机械结构设计:设计机械手的结构,包括连杆、关节、末端执行器等部分,确定各部分的尺寸和位置关系。
4. 控制系统设计:设计机械手的控制系统,包括处理器、编码器、传感器等部分,实现对机械手的精确控制。
5. 系统集成与调试:将各个部分进行集成,进行系统调试和优化,确保机械手的正常运行。
应用前景:机械手作为一种先进的自动化设备,具有广阔的应用前景。
它可以用于代替人工完成单调、重复的工作,提高生产效率。
同时,机械手还可以应用于危险环境中,避免人身伤害。
另外,机械手还可以应用于医疗领域,例如辅助手术、康复治疗等。
随着技术的不断进步,机械手在各个领域的应用前景将更加广阔。
结论:通过本论文的设计与研究,我们对机械手的设计原理和应用前景有了更深入的了解。
机械手的设计过程需要综合考虑应用场景、驱动方式、机械结构和控制系统等因素,以实现机械手的多功能化和成本降低。
机械手毕业设计论文

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊机械手毕业设计论文第一章总论1.1 机械手的概况及要求1.1.1 机械手的概况工业机器人由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置等构成,它是一种能够仿人操作、自动控制、可以重复编制程序、并能够在三维空间完成各种作业的机电一体化生产设备。
机器人技术是结合了计算机、控制、机构学、信息和传感器技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代十分活跃且应用尤其广泛的领域。
它的应用情况如何,是一个国家工业自动化水平的标志。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器的特长的一种拟人的电子装置,既有人对环境的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上来说它是机器发展过程的必然产物,是工业以及非产业界的重要生产和服务性的设备,也是先进的自动化生产过程中不可缺少的自动化设备。
机械人的应用会带来巨大的社会效益和经济效益。
社会效益:1、可以改善工作人员的劳动环境,使工人安全性提高,劳动强度降低。
2、在科学研究和生产等众领域机器人可以代替人类做人类难以完成的工作。
3、在无故障的情况下,工作时不会受到情绪的影响。
经济效益:1、可以提高生产效率。
2、可以提高产品质量。
3、可以减少工作场地。
4、可以降低成本,包括劳动成本,节能和节省原材料。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊5、可以简化管理,降低库存。
6、可以做到产品批量可大可小,品种多样化,转产周期快1.1.2 对机械手的一般要求机械工业中应用机械手的主要目的,一是解决生产过程自动化,二是改善劳动条件,降低劳动强度,提高劳动生产率和降低成本。
因此要求机械手成本低,品种多样化,零件、元件系列化、通用化、标准化、性能化、性能稳定可靠。
一、降低机械手的成本为扩大机械手的使用范围,必须降低机械手的成本。
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对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体,均已在论文中已明确的方式标明。
学位论文作者(签名):年月关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料(包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等),知识产权归属华北电力大学。
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在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。
论文作者签名:日期:指导教师签名:日期:天津机电职业技术学院毕业综合实践报告专业电气自动化班级电气自动化三班目录1 机械手的基本介绍 (1)1.1 机械手的基本结构组成 (1)1.1.1 气动手爪 (1)1.1.2 伸缩气缸 (1)1.1.3 回转气缸及垫板 (2)1.1.4 提升气缸 (2)1.2 直线运动传动组件 (2)1.3 气动控制回路 (3)2 传感器部分 (5)2.1 传感器简介 (5)2.2 磁性开关 (5)2.3 光电传感器和光纤传感器 (5)3 伺服电机应用 (7)3.1 伺服系统 (7)3.2 交流伺服系统的位置控制模式 (8)3.3 接线 (10)3.4 伺服驱动器的参数设置与调整 (10)3.4.1 参数设置方式操作说明 (10)3.4.2 面板操作说明: (11)3.4.3 部分参数说明 (11)3.5 最大速度(MAX_SPEED)和启动/停止速度(SS_SPEED) (12)3.6 移动包络 (13)4 PLC程序编写 (1)4.1 PLC的选型和I/O接线 (1)4.2 伺服电机驱动器参数设置 (1)4.3 编写和调试PLC控制程序 (2)4.4 初态检查复位子程序和回原点子程序 (4)4.5 急停处理子程序 (5)个人收获 (8)参考文献 (9)附录 (10)致谢 (13)1 机械手的基本介绍1.1 机械手的基本结构组成1.1.1 气动手爪用于在各个工作站物料台上抓取/放下工件。
由一个二位五通双向电控阀控制。
见图 1-1图 1-1 气动手爪1.1.2 伸缩气缸用于驱动手臂伸出缩回。
由一个二位五通单向电控阀控制。
见图 1-2图 1-2 伸缩气缸1.1.3 回转气缸及垫板用于驱动手臂正反向90度旋转,由一个二位五通单向电控阀控制。
见图 1-3,图1-4图 1-3 气动摆台图 1-4 垫板1.1.4 提升气缸用于驱动整个机械手提升与下降。
由一个二位五通单向电控阀控制。
见图 1-5图 1-5 提升机构1.2 直线运动传动组件直线运动传动组件用以拖动抓取机械手装置作往复直线运动,完成精确定位的功能。
抓取机械手装置是一个能实现三自由度运动(即升降、伸缩、气动手指夹紧/松开和沿垂直轴旋转的四维运动)的工作单元,该装置整体安装在直线运动传动组件的滑动溜板上,在传动组件带动下整体作直线往复运动,定位到其他各工作单元的物料台,然后完成抓取和放下工件的功能传动组件由直线导轨底板、伺服电机及伺服放大器、同步轮、同步带、直线导轨、滑动溜板、拖链和原点接近开关、左、右极限开关组成。
伺服电机由伺服电机放大器驱动,通过同步轮和同步带带动滑动溜板沿直线导轨作往复直线运动。
从而带动固定在滑动溜板上的抓取机械手装置作往复直线运动。
同步轮齿距为 5mm,共 12 个齿即旋转一周搬运机械手位移 60mm。
抓取机械手装置上所有气管和导线沿拖链敷设,进入线槽后分别连接到电磁阀组和接线端口上原点接近开关和左、右极限开关安装在直线导轨底板上。
原点接近开关是一个无触点的电感式接近传感器,用来提供直线运动的起始点信号。
左、右极限开关均是有触点的微动开关,用来提供越程故障时的保护信号:当滑动溜板在运动中越过左或右极限位置时,极限开关会动作,从而向系统发出越程故障信号。
1.3 气动控制回路输送单元的抓取机械手装置上的所有气缸连接的气管沿拖链敷设,插接到电磁阀组上,其气动控制回路如图 1-6 所示。
图 1-6 输送单元气动控制回路原理图在气动控制回路中,驱动摆动气缸和气动手指气缸的电磁阀采用的是二位五通双电控电磁阀。
双电控电磁阀与单电控电磁阀的区别在于,对于单电控电磁阀,在无电控信号时,阀芯在弹簧力的作用下会被复位,而对于双电控电磁阀,在两端都无电控信号时,阀芯的位置是取决于前一个电控信号。
2 传感器部分2.1 传感器简介本机械手设计所使用的传感器都是接近传感器,它利用传感器对所接近的物体具有的敏感特性来识别物体的接近,并输出相应开关信号,因此,接近传感器通常也称为接近开关。
2.2 磁性开关磁性开关用来检测气缸活塞位置的,即检测活塞的运动行程的。
气缸的活塞上安装一个永久磁铁的磁环,从而提供一个反映气缸活塞位置的磁场。
而安装在气缸外侧的磁性开关用舌簧开关作磁场检测元件。
当气缸中随活塞移动的磁环靠近开关时,舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引,触点闭合;当磁环移开开关后,簧片失磁,触点断开。
触点闭合或断开即提供了气缸活塞伸出或缩回的位置。
磁性开关安装位置的调整方法是松开它的紧定螺栓,让磁性开关顺着气缸滑动,到达指定位置后,再旋紧紧固螺栓。
2.3 光电传感器和光纤传感器光电传感器“光电传感器” 是利用光的各种性质,检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。
其中输出形式为开关量的传感器为光电式接近开关。
漫射式光电开关是利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的,由于物体反射的光线为漫射光,故称为漫射式光电接近开关。
它的光发射器与光接收器处于同一侧位置。
且为一体化结构。
图 2-1 E3Z-L61 光电开关电路原理图3 伺服电机应用3.1 伺服系统现代高性能的伺服系统,大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。
伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的 U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。
伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。
交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成,其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。
结构组成如图 3-1 所示。
图 3-1 系统控制结构伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,其优点是可以实现比较复杂的控制算法,实现数字化、网络化和智能化。
功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM 内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。
功率驱动单元首先通过整流电路对输入的三相电或者市电进行整流,得到相应的直流电。
再通过三相正弦 PWM 电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。
逆变部分(DC-AC)采用功率器件集成驱动电路,保护电路和功率开关于一体的智能功率模块(IPM),主要拓扑结构是采用了三相桥式电路,原理图见图 3-2。
利用了脉宽调制技术即 PWM,(Pulse Width Modulation)通过改变功率晶体管交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率,改变每半周期内晶体管的通断时间比,也就是说通过改变脉冲宽度来改变逆变器输出电压副值的大小以达到调节功率的目的图 3-2 三相逆变电路3.2 交流伺服系统的位置控制模式伺服驱动器输出到伺服电机的三相电压波形基本是正弦波(高次谐波被绕组电感滤除),而不是像步进电机那样是三相脉冲序列,即使从位置控制器输入的是脉冲信号。
伺服系统用作定位控制时,位置指令输入到位置控制器,速度控制器输入端前面的电子开关切换到位置控制器输出端,同样,电流控制器输入端前面的电子开关切换到速度控制器输出端。
因此,位置控制模式下的伺服系统是一个三闭环控制系统,两个内环分别是电流环和速度环。
由自动控制理论可知,这样的系统结构提高了系统的快速性、稳定性和抗干扰能力。
在足够高的开环增益下,系统的稳态误差接近为零。
这就是说,在稳态时,伺服电机以指令脉冲和反馈脉冲近似相等时的速度运行。
反之,在达到稳态前,系统将在偏差信号作用下驱动电机加速或减速。
若指令脉冲突然消失(例如紧急停车时,PLC 立即停止向伺服驱动器发出驱动脉冲),伺服电机仍会运行到反馈脉冲数等于指令脉冲消失前的脉冲数才停止。
位置控制模式下电子齿轮的概念位置控制模式下,等效的单闭环系统方框图如图3-3 所示。
图 3-3 等效的单闭环位置控制系统方框图图中,指令脉冲信号和电机编码器反馈脉冲信号进入驱动器后,均通过电子齿轮变换才进行偏差计算。
电子齿轮实际是一个分-倍频器,合理搭配它们的分-倍频值,可以灵活地设置指令脉冲的行程。