机电一体化PPT课件
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机电一体化系统设计ppt课件
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
3、有源接口：含有有源要素，可以主动进 行匹配的接口。如电磁离合器、放大器、 光电耦合器等
4、智能接口：带有微处理器，可以进行程 序编制或可适应性地改变接口条件。如自 动变速装置、通用输入/输出集成电路， STD总线等
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
1.2.2 机电一体化系统的功能构成
构成功能的目的：处理工业三大要素 信息、能量、物质 功能构成
1、变换（加工、处理）功能 2、传递（移动、输送）功能 3、储存（保持、积蓄、记录）功能
2.2机电一体化系统设计与现代设计方法
设计程序 ①明确设计思想 ②分析综合要求 ③划分功能模块 ④决定性能参数 ⑤调研类似产品 ⑥拟定总体方案 ⑦方案对比定型 ⑧编写总体设计论证书
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
3、信息接口：受规格、标准、法律、语言、 符号等逻辑、软件约束的接口。如RS232， GB，ISO，ASCII，FORTRAN，C++等
4、环境接口：对周围环境条件（温度、湿 度、磁场、振动、水、气、灰、火、放射） 有保护作用的接口。如防尘接头，防水开 关等
《机电一体化》课件
传感器技术
传感器原理与特性
介绍常见传感器的原理、特性 及应用范围。
传感器信号处理
研究如何将传感器信号转换为 可处理的信息。
智能传感器与MEMS技术
介绍智能传感器和MEMS技术 的最新发展。
传感器在机电一体化中的 应用实例
结合实际案例，介绍传感器在 机电一体化系统中的应用。
03
机电一体化系统设计
系统设计方法
02
机电一体化技术基础
机械技术
机械系统设计
研究如何根据功能需求，设计 出合理的机械结构、传动方式
和机构。
材料力学
研究材料的力学性能，为机械 设计提供材料依据。
制造工艺
涉及机械零件的加工、装配和 检测，确保机械系统的制造精 度。
机械振动与噪声控制
研究如何减小机械系统运行中 的振动和噪声。
电子技术
智能化
机电一体化设备能够根据预设程序或外部信号进 行自主决策和控制。
跨学科性
机电一体化涉及到多个学科领域，需要多方面的 知识和技能。
高效化
机电一体化技术的应用能够提高生产效率、降低 能耗和减少人力成本。
机电一体化的应用领域
工业自动化
在制造业中，机电一体化设备能够实现自动 化生产线、机器人焊接、智能仓储等。
工业机器人的应用范围非常广泛，包括焊接、 装配、搬运、喷涂等领域。
自动化生产线
自动化生产线是将多个机电一体化产品集成在一起，实现生产过程的自动化和智能 化。
自动化生产线通常由输送带、提升机、分拣机、检测设备等组成，其中输送带是主 线，负责将工件从一个工序传输到下一个工序。
自动化生产线的应用范围非常广泛，包括食品、饮料、制药、电子等制造业领域。
典型机电一体化系统课件
三、工业机器人的末端执行器
根据其结构和用途的不同，可以分为机械式夹持 器、吸附式末端执行器和专用工具（如焊枪、喷 嘴、电磨头等）。 （一）机械式夹持器的结构 机械式夹持器多为双指爪式，其手指的运动为平 移或回转（单点支承或双点支承）
典型机电一体化系统课件
机械式夹持器 a)单支点回转型 b)双支点回转型 c)平移型典型机电一d体)内化系撑统型课件
典型机电一体化系统课件
装配系统中的双臂机器人
1~7—固定式电视摄像机 8—可转式电视摄像机 9—抓握手臂 10—感知手臂 11~13—吸典型尘机器电零一体部化件系统1课4—件吸尘器装配成品
焊接作业系统的机器人 1—机器人 2—传送带 3—汽车壳体
喷漆作业系统中的机器人 1—工装板 2—循环拖动链条 3—工件识别站 4—工件 5—行程开关 6—直角坐标机 器人 7、8、9、10—垂直关 节机器人
原点PB X35
原点PB X35
PB 停止X27
起动 PB
急停 PB
用于通断外部负载的电源的按钮
图l0-8 机械手控制的操作面板
典型机电一体化系统课件
初始化电路 原点位置条件
左移限位 上限位
放松
M8044
S0
手动方式 初始状态
M8000 RUN监控
初始状态 1ST X20 S20 S27 MANUAL OPERATION
典型机电一体化系统课件
（a）关节型
（b）球坐标型
（c）圆柱坐标型
（d）直角坐标型
典型机电一体化系统课件
工业机器人的坐标系
典型机电一体化系统课件
（a） PUMA机器人的坐标系
（b）
（a）基准装填 （b）坐标系
典型机电一体化系统课件
机电一体化技术 PPT
（6） 减少在制品库存量 （ 7） 投资高 、风险大 ，开发周期长 、管理水平要求高。
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示教盒： 可手动有线遥控机器人
“机电一体化 ” (mechatronics)一词在20世纪70年代起源于日 本 。它取英文单词mechanics (机械学)的前半部和electronics (电子学)的后半部分拼成一个新词 ， 即机械电子学或机电一体化
(8) 航空 、航天 、国防用武器装备等。
4. 电子化汽车
70年代前后 ， 实现了充电电压调整器和点火装置的电路集成化 并研制成功了燃油喷射的电子控制装置。
70年代后期 ，美国和日本先后开发了汽车发动机控制系统 ，用 于计算最佳点火时间 ，控制执行其点火动作 ，大大提高了汽车的 性能。
80年代以来 ，相继开发出了： 电子控制化油器 、 电子控制自动 变速器 、 电子刹车控制装置 、防滑装置 、 自动稳速控制装置 、 电 子仪表 、 电子自动刮水器 、排气污染的电子控制器 、集中报警系 统 、发动机诊断系统等。
(1) 工业 ，如：数控机床 、机器人 、 自动生产设备 、FMS 、CIMS 无人化工厂等；
(2) 运输 、包装及工程 ， 如： 电子化汽车 、数控包装机械 、数控 运输机械及工程机械设备等； (3) 储存销售 ， 如： 自动仓库 、 自动称量 、销售及现金处理等；
(4) 社会服务性 ， 如： 自动化办公机械 、医疗与环保及公共服务 自动化设备 、文教 、娱乐用机电一体化产品等； (5) 家用 ， 如： 洗衣机 、炊事自动化机械等； (6) 科研及过程控制 ， 如： 测试设备 、信息处理设备等； (7) 农 、林 、牧 、渔 ， 如： 现代农业生产控制装置等；
计算机与信 息处理技术
机电一体化技术
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示教盒： 可手动有线遥控机器人
“机电一体化 ” (mechatronics)一词在20世纪70年代起源于日 本 。它取英文单词mechanics (机械学)的前半部和electronics (电子学)的后半部分拼成一个新词 ， 即机械电子学或机电一体化
(8) 航空 、航天 、国防用武器装备等。
4. 电子化汽车
70年代前后 ， 实现了充电电压调整器和点火装置的电路集成化 并研制成功了燃油喷射的电子控制装置。
70年代后期 ，美国和日本先后开发了汽车发动机控制系统 ，用 于计算最佳点火时间 ，控制执行其点火动作 ，大大提高了汽车的 性能。
80年代以来 ，相继开发出了： 电子控制化油器 、 电子控制自动 变速器 、 电子刹车控制装置 、防滑装置 、 自动稳速控制装置 、 电 子仪表 、 电子自动刮水器 、排气污染的电子控制器 、集中报警系 统 、发动机诊断系统等。
(1) 工业 ，如：数控机床 、机器人 、 自动生产设备 、FMS 、CIMS 无人化工厂等；
(2) 运输 、包装及工程 ， 如： 电子化汽车 、数控包装机械 、数控 运输机械及工程机械设备等； (3) 储存销售 ， 如： 自动仓库 、 自动称量 、销售及现金处理等；
(4) 社会服务性 ， 如： 自动化办公机械 、医疗与环保及公共服务 自动化设备 、文教 、娱乐用机电一体化产品等； (5) 家用 ， 如： 洗衣机 、炊事自动化机械等； (6) 科研及过程控制 ， 如： 测试设备 、信息处理设备等； (7) 农 、林 、牧 、渔 ， 如： 现代农业生产控制装置等；
计算机与信 息处理技术
机电一体化技术
《机电一体化技术》课件
伺服系统
总结词
伺服系统是机电一体化系统中实现精确控制的重要部 分。
详细描述
伺服系统是机电一体化系统中实现精确控制的关键部 分之一，它能够根据控制信号调整执行机构的运动轨 迹和位置，实现高精度的位置控制和速度控制。伺服 系统通常由伺服电机、伺服驱动器和控制器等组成， 具有快速响应、高精度和高稳定性的特点。在机电一 体化系统中，伺服系统广泛应用于各种需要精确控制 的场合，如数控机床、机器人、自动化生产线等。
01
机电一体化技术的 未来展望
人工智能与机电一体化的结合
01
人工智能技术为机电一体化系统提供智能化决策和 控制能力，提高系统的自主性和适应性。
02
人工智能技术可以用于优化机电一体化系统的设计 和生产过程，提高生产效率和产品质量。
03
人工智能技术还可以用于故障诊断和预测，提高机 电一体化系统的可靠性和安全性。
位、稳定运行以及节能降耗等目标。
系统总体技术
总结词
系统总体技术是实现机电一体化系统整体协 调和优化的关键，涉及系统总体设计、集成 与优化等方面的技术。
详细描述
在机电一体化系统中，系统总体技术主要用 于对系统的各个组成部分进行整体协调和优 化，以达到最佳的性能和效果。它涉及到系 统总体设计、模块化设计、可维护性设计、 可靠性设计等方面。通过系统总体技术，可 以实现系统的整体优化和协调，提高系统的
机电一体化技术的应用领域
总结词：机电一体化技术在许多领域都有广泛的应用 ，如数控机床、自动化生产线、机器人、智能家居等 。
详细描述：在制造业中，数控机床是机电一体化技术的 典型应用，通过引入计算机数控系统，实现了高精度、 高效率的加工。在自动化生产线中，机电一体化技术用 于实现生产流程的自动化和智能化，提高了生产效率和 产品质量。此外，机器人技术也是机电一体化技术的应 用之一，可用于工业生产中的搬运、装配、检测等环节 ，提高了生产效率和降低了人工成本。在智能家居领域 ，机电一体化技术可以实现家居设备的智能化控制和管 理，提高生活品质和便利性。
《机电一体化介绍》课件
工业控制网络
如Profibus、Modbus等，用于实现分布式控制和数据传输。
可编程控制器（PLC）
用于自动化生产线和工业控制系统的逻辑控制和顺序控制。
检测技术
传感器技术
利用各种物理效应和化学反应， 将物理量或化学量转换为电信号 ，用于监测和控制机电一体化系
统的运行状态。
信号处理技术
对传感器输出的电信号进行滤波、 放大、转换等处理，提取出有用的 信息。
数控机床的应用范围广泛，涉及汽车 、航空、模具、仪器仪表等领域，对 提高产品质量和生产效率具有重要作 用。
数控机床通常包括数控系统、伺服系 统、主轴系统、刀具系统等部分，各 业机器人
工业机器人是用于自动化生产线 的机电一体化产品，能够执行各 种重复性或危险性任务，提高生
电子电路设计
包括模拟电路、数字电路、集成电路等，为机电 一体化系统提供信号处理和能源供给。
嵌入式系统
将微处理器嵌入到机械系统中，实现智能化控制 和数据处理。
传感器与执行器
用于检测和驱动机电一体化系统的各种物理量， 如温度、压力、位移等。
控制技术
控制算法
如PID控制、模糊控制等，用于实现机电一体化系统的精确控制。
自动化生产线广泛应用于汽车、家电、食品等领域，能够大幅提高生产效 率、降低能耗和减少人力成本。
智能家居系统
1
智能家居系统是利用机电一体化技术将家居设备 进行智能化改造，实现家庭生活的智能化和舒适 化。
2
智能家居系统包括智能照明、智能安防、智能环 境控制等子系统，通过互联网和物联网技术实现 远程控制和智能化管理。
机电一体化技术使得定制化生产成为可能，满足了消费者对个性化 产品的需求。
在人工智能领域的应用前景
如Profibus、Modbus等，用于实现分布式控制和数据传输。
可编程控制器（PLC）
用于自动化生产线和工业控制系统的逻辑控制和顺序控制。
检测技术
传感器技术
利用各种物理效应和化学反应， 将物理量或化学量转换为电信号 ，用于监测和控制机电一体化系
统的运行状态。
信号处理技术
对传感器输出的电信号进行滤波、 放大、转换等处理，提取出有用的 信息。
数控机床的应用范围广泛，涉及汽车 、航空、模具、仪器仪表等领域，对 提高产品质量和生产效率具有重要作 用。
数控机床通常包括数控系统、伺服系 统、主轴系统、刀具系统等部分，各 业机器人
工业机器人是用于自动化生产线 的机电一体化产品，能够执行各 种重复性或危险性任务，提高生
电子电路设计
包括模拟电路、数字电路、集成电路等，为机电 一体化系统提供信号处理和能源供给。
嵌入式系统
将微处理器嵌入到机械系统中，实现智能化控制 和数据处理。
传感器与执行器
用于检测和驱动机电一体化系统的各种物理量， 如温度、压力、位移等。
控制技术
控制算法
如PID控制、模糊控制等，用于实现机电一体化系统的精确控制。
自动化生产线广泛应用于汽车、家电、食品等领域，能够大幅提高生产效 率、降低能耗和减少人力成本。
智能家居系统
1
智能家居系统是利用机电一体化技术将家居设备 进行智能化改造，实现家庭生活的智能化和舒适 化。
2
智能家居系统包括智能照明、智能安防、智能环 境控制等子系统，通过互联网和物联网技术实现 远程控制和智能化管理。
机电一体化技术使得定制化生产成为可能，满足了消费者对个性化 产品的需求。
在人工智能领域的应用前景
《机电一体化概论》课件
能量转换
驱动部分是用于将电能或其他形式的能源转换成机械能，以驱动系统的执行机构产生所需的动作。它通常包括电动机、液压缸、气动马达等。
VS
指挥中心
控制部分是机电一体化系统的指挥中心，它根据传感部分获取的信息和系统设定的参数，通过逻辑运算、比较、分析和处理，产生控制指令，驱动执行机构产生相应的动作，实现系统的各种功能。控制部分通常由控制器、调节器、微处理器等组成。
综合性
机电一体化技术通过整合各个领域的技术，实现整个系统的最优化。
技术优势互补
各种技术的有机结合，可以充分发挥各自的优势，提高整个系统的性能和效率。
跨学科性
机电一体化涉及到机械、电子、计算机等多个学科的知识。
工业机器人是机电一体化技术的典型应用，它可以自动化地完成生产线上的各种任务，提高生产效率和产品质量。
《机电一体化概论》ppt课件
目录
contents
机电一体化概述机电一体化技术基础机电一体化系统组成机电一体化核心技术机电一体化应用实例
01
机电一体化概述
定义
机电一体化是一门跨学科的综合性技术，它将机械技术、电子技术、计算机技术等多个领域的知识融合在一起，实现各种技术之间的优势互补，从而提高整个系统的性能和效率。
自动化生产线的发展趋势是智能化、模块化、定制化，未来将更加注重生产过程的柔性化和个性化。
自动化生产线通常包括输送设备、加工设备、检测设备等，能够实现从原材料到成品的连续加工和生产。
02
01
04
03
智能制造系统是机电一体化在制造业中的高级应用，通过集成各种先进技术和设备，实现生产过程的智能化和自适应控制。
智能制造系统的发展趋势是数字化、网络化、智能化，未来将更加注重人工智能和机器学习等技术的应用。
机电一体化技术(全套411页PPT课件)
1.3 機電一體化的發展概況
1.3.1國內外機電一體化發展狀況 • 機電一體化技術的發展大體上可分為三個階段。 • 20世紀60年代以前為第一階段，也可稱其為“萌
芽階段”。 • 70年代至80年代為第二階段。稱其為“蓬勃發展
階段”。 • 從上世紀90年代後期開始為第三階段，稱其為
“智能化階段”，機電一體化技術向智能化新階 段邁進。
1.1 機電一體化的基本概念
• 1.1.1機電一體化系統的功能構成及定義 “ 機電一體化”一詞(Mecharonics)在20世紀 70年代起源於日本。它取英語Mechanics(機 械學)的前半部和Electronics（電子學）的後 半部分拼成一個新詞，即機械電子學或機 電一體化。
1、機電一體化的定義：
5．機電一體化的特點
• 1）、體積小、重量輕； • 2）、速度快、精度高； • 3）、可靠性高； • 4）、柔性好（由於可編程，容易增加新的
功能具有很好的擴展性）。
6．機電一體化系統的組成
• 機電一體化系統由資訊處理與控制部分（計 算機）、能源（動力源）與執行元件（如電 動機）部分、機械本體（機構）、檢測部分 （感測器）等四個子系統組成。
按照指令將電信號轉換成流體或機械能， 驅動機械部分進行運動。執行裝置可分為 電動、液壓和氣動執行裝置三大類。 • 電動執行裝置：各種電機； • 液壓執行裝置：液壓油缸、液壓馬達； • 氣動執行裝置：氣缸、氣動馬達。
（3）、感測器（檢測要素）
• 將被測對象的狀態、性質等轉化為一定的 物理量或者化學量的裝置。近年來傳感器 幾乎都是將被測量轉換為電信號，主要用 於回饋控制。
• 因此，系統必須具有以下三大“目的功能”： 變換(加工、處理)功能、傳遞(移動、輸送)功
机电一体化 完整ppt课件
2
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1
图7-27 带锥度齿轮的消除间隙结构 1、2-齿轮 3-垫片
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2. 斜齿轮传动
图7-29是垫片错齿调整法，薄片齿轮由平 键和轴连接，互相不能相对回转。斜齿轮 1和2的齿形拼装在一起加工。装配时，将 垫片厚度增加或减少Δt，然后再用螺母拧 紧。这时两齿轮的螺旋线就产生了错位， 其左右两齿面分别与宽齿轮的齿面贴紧， 从而消除了间隙。
被测量（包括物理量、化学量和生物量等）转换
为与之成比例的电量；二是研究对转换的电信号
的加工处理，如放大、补偿、标度变换等。
6.
机电一体化系统要求传感检测装置能快速、
准确、可靠的获取信息
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3 信息处理技术
实现信息处理的主要工具是计算机，计算机技术包括计算机的软件技术、硬件 技术、网络与通讯技术和数据技术。机电一体化系统中主要采用工业控制机（包 括可编程控制器，单、多回路调节器，单片微控制器，总线式工业控制机，分布 式计算机测控系统）进行信息处理。信息处理的发展方向是提高信息处理的速度、 可靠性和智能化程度。人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术等都属于计 算机信息处理技术的范畴。
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三、学科构成
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四、机电一体化系统设计方法
1. 取代法 取代法就是用电气控制取代原系统中
的机械控制机构。该方法是改造旧产品、 开发新产品或对原系统进行技术改造常 用的方法,也是改造传统机械产品的常用 方法。
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2. 整体设计法
整体设计法主要用于新产品的开发设计。在设 计时完全从系统的整体目标出发,考虑各子系统的 设计。
机电一体化技术 ppt课件
第五章 机电一体化技术
1. 定义
“机电一体化”(mechatronics)一词在20世纪70年代起源于日 本。它取英文单词mechanics(机械学)的前半部分和 electronics (电子学)的后半部分拼成一个新词，即机械电子学 或机电一体化。
机电一体化主要涉及的相关技术：
机械技术
传感器技术
计算机与信 息处理技术
➢ 在这些新技术的基础上，为多品种、中小批量生产的需要而 兴起的柔性自动化制造技术得到了迅速的发展，作为这种技术 具体应用的柔性制造系统 (FMS)、柔性制造单元 (FMC)和柔性 制造自动线(FML)等柔性制造设备纷纷问世，其中柔性制造系统 (Flexible Manufacturing System，FMS)最具代表性。
应用实例一：机器人用于零件重新排列
应用实例二：机器人用于装配
应用实例二：机器人用于装配
装配过程 动画.wmv
应用实例三：机器人用于喷涂油漆
应用实例四：机器人用于涂抹粘结剂
应用实例四：机器人用于涂抹粘结剂
应用实例五：机器人用于机床上下料
机床上下料过程 动画.wmv
应用实例六：机器人用于柔性制造系统
对老弱病残护理等。
工业机器人（Industrial Robot）是在工业生产中应用的机器人， 是一种可重复编程的、多功能的、多自由度的自动控制操作机。 工业机器人可用于制造、装配、焊接、喷涂、搬运等作业，在 汽车和电子生产线上大量使用。
机器人用于焊接车身
五轴机器人手臂在三维空间的运动区域
五轴机器人坐标系 （世界坐标系、工具坐标系）
机电一体化技术
接口技术
伺服驱动技术
自动控制技术
2. 机电一体化系统的组成要素
1. 定义
“机电一体化”(mechatronics)一词在20世纪70年代起源于日 本。它取英文单词mechanics(机械学)的前半部分和 electronics (电子学)的后半部分拼成一个新词，即机械电子学 或机电一体化。
机电一体化主要涉及的相关技术：
机械技术
传感器技术
计算机与信 息处理技术
➢ 在这些新技术的基础上，为多品种、中小批量生产的需要而 兴起的柔性自动化制造技术得到了迅速的发展，作为这种技术 具体应用的柔性制造系统 (FMS)、柔性制造单元 (FMC)和柔性 制造自动线(FML)等柔性制造设备纷纷问世，其中柔性制造系统 (Flexible Manufacturing System，FMS)最具代表性。
应用实例一：机器人用于零件重新排列
应用实例二：机器人用于装配
应用实例二：机器人用于装配
装配过程 动画.wmv
应用实例三：机器人用于喷涂油漆
应用实例四：机器人用于涂抹粘结剂
应用实例四：机器人用于涂抹粘结剂
应用实例五：机器人用于机床上下料
机床上下料过程 动画.wmv
应用实例六：机器人用于柔性制造系统
对老弱病残护理等。
工业机器人（Industrial Robot）是在工业生产中应用的机器人， 是一种可重复编程的、多功能的、多自由度的自动控制操作机。 工业机器人可用于制造、装配、焊接、喷涂、搬运等作业，在 汽车和电子生产线上大量使用。
机器人用于焊接车身
五轴机器人手臂在三维空间的运动区域
五轴机器人坐标系 （世界坐标系、工具坐标系）
机电一体化技术
接口技术
伺服驱动技术
自动控制技术
2. 机电一体化系统的组成要素
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平均电流等于零，电动机不转。但在交流分量作用下，电动机在停止位 置处高频微振，这种微振有动力润滑作用，可消除电动机启动时的静摩 擦，减小启动电压。
2）当UI>0时，US的正脉宽大 于负脉宽，即ton>T/2，此时UPV >0，流过绕
组中的电流平均值大于零，电动机正转，且随着UI增加，转速增加。 3）当UI<0时，US的正脉宽小于负脉宽，即tonT/2，此时UPV 0，电枢绕 组中的电流平均值也小于零，电动机反转，且反转转速随着UI减小而增 加。
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a)
b)
HCTL-20XX系列四细分辨向电路
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HCTL-20XX系列集成电路细分原理图
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直流伺服电机,它包括定子、转子铁芯、电机转轴、伺服电机绕组换 向器、伺服电机绕组、测速电机绕组、测速电机换向器,所述的转子 铁芯由矽钢冲片叠压固定在电机转轴上构成。
-
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（一）PWM的的基本原理
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转速传感器
霍尔效应式转速传感器 输出信号幅值：高电平5±0.5V， 低电平<0.5V 工作条件：环境温度0～40℃ 相对湿度：≤85%
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7
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8
位移传感器
位移传感器采用高精度光栅 尺，其测量输出的信号为数 字脉冲，具有检测范围大， 检测精度高，响应速度快的 特点。
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9
细分电路 信号细分电路又称插补器，是采用电路的手段对周期性的测量 信号进行插值提高仪器分辨力。 细分的基本原理： 根据周期性测量信号的波形、振幅或者相位的变化规律，在一 个周期内进行插值，从而获得优于一个信号周期的更高的分辨 力 辨向： 由于位移传感器一般允许在正、反两个方向移动，在进行计数 和细分电路的设计时往往要综合考虑辨向的问题。 按工作原理，可分为直传式细分和平衡补偿式细分。
机电一体化课程汇报
汇报人：
2018/4/1 8
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1
此次主要设计的是一款三轴数控铣床
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2
该机床主要由如图所示的 几部分组成
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3Leabharlann 主要采用步进电动机+滚珠丝杠+滚动导轨的驱动方式
计算机 数控
位置,速 度反馈
电机
位置,速度 检测单元
数控机床伺服系统组成
机械部件
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机床XY轴组成结构
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5
采用PID进行位移控制与速度控制
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本机床采用四细分辨向电路
输入信号：具有一定相位差(通常为90°)的两路方波信号。 细分的原理：基于两路方波在一个周期内具有两个上升沿和两个下降 沿，通过对边沿的处理实现四细分 辨向：根据两路方波相位的相对导前和滞后的关系作为判别依据 原理：利用单稳提取两路方波信号的边沿实现四细分
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单稳四细分辨向电路
4）当UI≥UTPP/2或UI≤-UTPP/2时，US为正或负的直流信号，VTl和VT4或VT2 和VT3始终导通，电动机在最高转速下正转或反转。
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1.Inv.input(引脚 1)：误差放大器反向输入端。 在闭环系统中，该引脚接反馈 信号。在开环系 统中，该端与补偿信号输入端（引脚 9）相连， 可构成跟随器。 2.Noninv.input(引脚 2)：误差 放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统中， 该端接给定信号。根据需要，在该端与补偿信 号输入端（引脚 9）之间接入不同 类型的反馈 网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型 的调节器。 3.Sync(引脚 3)：振荡器外接同步信 号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现 与 外电路同步。 4.OSC.Output(引脚 4)：振荡器输 出端。5.CT(引脚 5)：振荡器定时电容接入端。 6.RT（引脚 6）：振荡器定时电阻接入端
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为了机床运动越界，采用行程开关进行限 位。
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为了防止机床突然断电，各轴都安装断电制动器。
电磁失电制动器广泛应用于冶金、建筑、化工、食品、 机床、印刷、包装等机械中，及在断电时（防险）制动等 场合。
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22
THANKS
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7.Discharge(引脚 7)：振荡器放电端。该端与引脚 5 之 间外接一只放电电阻， 构成放电回路。8.Soft-Start(引 脚 8)：软启动电容接入端。该端通常接一只 5 的软启 动电容。pensation(引脚 9)：PWM 比较器补偿 信号输入端。在该端与引脚 2 之间接 入不同类型的反 馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节 器。 10.Shutdown(引脚 10)：外部关断信号输入端。 该端接高电平时控制器输出被禁 止。该端可与保护电 路相连，以实现故障保护。 11.Output A（引脚 11）： 输出端 A。引脚 11 和引脚 14 是两路互补输出端。 12.Ground(引脚 12)：信号地。13.Vc(引脚 13)：输出级 偏置电压接入端。 14.Output B（引脚 14）：输出端 B。 引脚 14 和引脚 11 是两路互补输出端。 15.Vcc（引脚 15）：偏置电源接入端。 16.Vref(引脚 16)：基准电源 输出端。该端可输出一温度稳定性极好的基准
电压的平均值Uav为
Uav
Ton T
U
S
U S
式中 =ton/T，称为占空比；T开关周期，ton为一个 周期内开关接通时间。改变脉冲的占空比，电机两
端电压的平均值也随之改变，因而电机的转速就可以 得到调节。
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2.开关功率放大器
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1）当UI＝0时，US的正、负脉宽相等，即ton=T/2，此时UPV =0，绕组中的
2）当UI>0时，US的正脉宽大 于负脉宽，即ton>T/2，此时UPV >0，流过绕
组中的电流平均值大于零，电动机正转，且随着UI增加，转速增加。 3）当UI<0时，US的正脉宽小于负脉宽，即tonT/2，此时UPV 0，电枢绕 组中的电流平均值也小于零，电动机反转，且反转转速随着UI减小而增 加。
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a)
b)
HCTL-20XX系列四细分辨向电路
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HCTL-20XX系列集成电路细分原理图
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直流伺服电机,它包括定子、转子铁芯、电机转轴、伺服电机绕组换 向器、伺服电机绕组、测速电机绕组、测速电机换向器,所述的转子 铁芯由矽钢冲片叠压固定在电机转轴上构成。
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（一）PWM的的基本原理
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转速传感器
霍尔效应式转速传感器 输出信号幅值：高电平5±0.5V， 低电平<0.5V 工作条件：环境温度0～40℃ 相对湿度：≤85%
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位移传感器
位移传感器采用高精度光栅 尺，其测量输出的信号为数 字脉冲，具有检测范围大， 检测精度高，响应速度快的 特点。
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细分电路 信号细分电路又称插补器，是采用电路的手段对周期性的测量 信号进行插值提高仪器分辨力。 细分的基本原理： 根据周期性测量信号的波形、振幅或者相位的变化规律，在一 个周期内进行插值，从而获得优于一个信号周期的更高的分辨 力 辨向： 由于位移传感器一般允许在正、反两个方向移动，在进行计数 和细分电路的设计时往往要综合考虑辨向的问题。 按工作原理，可分为直传式细分和平衡补偿式细分。
机电一体化课程汇报
汇报人：
2018/4/1 8
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此次主要设计的是一款三轴数控铣床
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2
该机床主要由如图所示的 几部分组成
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3Leabharlann 主要采用步进电动机+滚珠丝杠+滚动导轨的驱动方式
计算机 数控
位置,速 度反馈
电机
位置,速度 检测单元
数控机床伺服系统组成
机械部件
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4
机床XY轴组成结构
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5
采用PID进行位移控制与速度控制
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本机床采用四细分辨向电路
输入信号：具有一定相位差(通常为90°)的两路方波信号。 细分的原理：基于两路方波在一个周期内具有两个上升沿和两个下降 沿，通过对边沿的处理实现四细分 辨向：根据两路方波相位的相对导前和滞后的关系作为判别依据 原理：利用单稳提取两路方波信号的边沿实现四细分
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11
单稳四细分辨向电路
4）当UI≥UTPP/2或UI≤-UTPP/2时，US为正或负的直流信号，VTl和VT4或VT2 和VT3始终导通，电动机在最高转速下正转或反转。
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1.Inv.input(引脚 1)：误差放大器反向输入端。 在闭环系统中，该引脚接反馈 信号。在开环系 统中，该端与补偿信号输入端（引脚 9）相连， 可构成跟随器。 2.Noninv.input(引脚 2)：误差 放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统中， 该端接给定信号。根据需要，在该端与补偿信 号输入端（引脚 9）之间接入不同 类型的反馈 网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型 的调节器。 3.Sync(引脚 3)：振荡器外接同步信 号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现 与 外电路同步。 4.OSC.Output(引脚 4)：振荡器输 出端。5.CT(引脚 5)：振荡器定时电容接入端。 6.RT（引脚 6）：振荡器定时电阻接入端
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为了机床运动越界，采用行程开关进行限 位。
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为了防止机床突然断电，各轴都安装断电制动器。
电磁失电制动器广泛应用于冶金、建筑、化工、食品、 机床、印刷、包装等机械中，及在断电时（防险）制动等 场合。
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THANKS
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7.Discharge(引脚 7)：振荡器放电端。该端与引脚 5 之 间外接一只放电电阻， 构成放电回路。8.Soft-Start(引 脚 8)：软启动电容接入端。该端通常接一只 5 的软启 动电容。pensation(引脚 9)：PWM 比较器补偿 信号输入端。在该端与引脚 2 之间接 入不同类型的反 馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节 器。 10.Shutdown(引脚 10)：外部关断信号输入端。 该端接高电平时控制器输出被禁 止。该端可与保护电 路相连，以实现故障保护。 11.Output A（引脚 11）： 输出端 A。引脚 11 和引脚 14 是两路互补输出端。 12.Ground(引脚 12)：信号地。13.Vc(引脚 13)：输出级 偏置电压接入端。 14.Output B（引脚 14）：输出端 B。 引脚 14 和引脚 11 是两路互补输出端。 15.Vcc（引脚 15）：偏置电源接入端。 16.Vref(引脚 16)：基准电源 输出端。该端可输出一温度稳定性极好的基准
电压的平均值Uav为
Uav
Ton T
U
S
U S
式中 =ton/T，称为占空比；T开关周期，ton为一个 周期内开关接通时间。改变脉冲的占空比，电机两
端电压的平均值也随之改变，因而电机的转速就可以 得到调节。
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2.开关功率放大器
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1）当UI＝0时，US的正、负脉宽相等，即ton=T/2，此时UPV =0，绕组中的