步进电机实用案例.

0.32 10 9.8 0.3 29.87 N m

6
17.98W
控制竖直方向运动步进电机的选择

用运动控制卡来控制步进电机，控制步进电机在竖直方向 运动。 控制要求：利用运动控制卡控制步进电机匀速转动，从而 控制滑块在竖直方向的运动，当按下停止按钮时，点击马 上停止转动（电机轴锁住）。 按下脱机按钮，电机轴松开。
l 0.3 2 0 0
J1 x dx 10 x 2 dx 0.09kg m 2 T1 J1 R m1 gr1 0.09

6
3 9.8 0.15 4.46 N m
T2 m2 Rr2 2 m2 gr2 10

6 T T1 T2 4.46 29.87 34.33 N m W T w 34.33
摆臂的结构
l 0.3 m
m
1
3kg
m2 10kg
摆臂的长度300mm ,质量大约为 3kg ,扫描仪 整体的质量大约为 10kg ，根据这些已知条件可以求得要 想实现扫描仪俯仰角改变所需要的最大驱动功率，由此可以实现对 步进电机的选型
r1 0.15m, r2 0.3m

m1 3 10kg / m l 0.3


控制扫描仪按一定角度旋转的电机的计算与选择
选择的步进电机型号为86HS2A101-504-01，该电机的最大
静力矩为 6Nm, 额定电流为 5A ，机身长度 101mm ，重量为 3.25Kg,经测试符合要求。
由 于 控 制 电 动 回 转 台 的 旋 转 的 精 度 要 求 不 高 ， 经 测 试


任务

根据扫描仪的工作原理可以确定为了实现扫描仪正常共作 所需要进行的工作： 1.根据实现扫描仪上下移动所需要的最大转矩选择步进电 机的类型； 2.进行惯量匹配所需要的减速器类型； 3.驱动摆臂摆动所需要的步进电机的选型； 4.进行惯量匹配所需要的减速器的类型； 5.实现工作台转动所需需要步进电机的类型。


控制竖直方向运动步进电机的选择

对于步进电机的选择我们主要考虑了两个方面，一是电机 的最大静力矩，要求能够拖动负载。 二是选择电机的步距角，但是由于我们选择的是带细分功 能的驱动器，可以通过细分来改变步距角。 相关计算：利用公式 （n为脉冲数，L为移动 距离，p为滚轴丝杆的螺距， 为步距角）计算脉冲数 n,我 们选择步距角为1.8度，经测量最大移动距离为1250mm， 选择的滚轴丝杠的螺距为5mm.代入计算可得n为50000.
86HS2A101-504-01型号步进电机可满足控制要求，故在此 不在过多赘述。
摆臂转动惯量的匹配
J1 J 扫描仪相对于转轴的转动惯 符号说明：：摆臂相对于转轴的转动惯量 量 J 摆臂和扫描仪组合（负载）相对于转轴的转动惯量 J 所选型号步进 电机转子转动惯量 i 惯量匹配的最佳传动比
2 L M
开始扫描
依次调整截 面位置扫描
扫描完成
后处理
1
2 3 4
8
5
7 6
9 4 10 1.步进电机 2.减速器 3.联轴器 4.轴承 5.滚珠丝杠 6.滑座 7.摆动臂 8.扫描仪 9.旋转工作台 10..底座
扫描仪结构原理简图
运动链

1.用步进电机1经过减速器2和联轴器3驱动滚珠丝杠5转动， 滚珠丝杠5经螺母带动滑座6上下移动，从而可以实现与滑 座连接的扫描仪上下移动。 2.滑座6上的步进电机通过减速器和联轴器直接驱动摆臂 7 绕轴摆动，从而实现扫描仪俯仰角的变化。 3.工作台9可以实现360°旋转.

控制扫描仪按一定角度旋转的电机的计算与选择

同样用运动控制卡来控制步进电机，实现电机顺时针与逆 时针的旋转，用一个机械限位来限制扫描仪旋转的最大角 度。 控制要求：用运动控制卡控制电机的转动，当按下开始按 钮时，电机转动，转动到某一位置时，按下停止按钮，电 机停止转动（电机轴被锁住）。 连杆在水平时电机轴承受的力矩最大，测量得扫描仪重 2Kg,力臂最长为228mm,计算可得力矩最大为4.56Nm.


三维扫描系统工作流程图

先 使 扫 描 仪 返 回 原 点 在 电 磁 吸 盘 上 安 装 工 件（叶片） 调 整 扫 描 仪 位 置
先连动控制调 整好扫描仪在 竖直方向大致 位置 通过点动控制精 确定位竖直位置
先连动控制调整 好扫描仪的俯仰 角度 通wenku.baidu.com点动控制精 确调整俯仰角度
先连动控制调整好 叶片被扫描的第一 个截面 通过点动控制精确 调整截面位置


摆臂的工作状况

摆臂用来实现改变扫描仪的俯仰角，摆臂在空行程是实现 最大的摆速 ,最短加速时间 ，从而计算求 得最大加速度 ,当摆臂在水平位置加速启动时， w rad / s 所需要驱动力矩最大。 6 t 1s
L
wL R rad / s 2 t 6
G2 G1
p
根据负载的转动惯量和步进电机的转动惯量，由最佳惯量匹配求得所需 要减速器的传动比
J1 x 2 dx 10 x 2 dx 0.09kg m 2
步进电机实用案例
步进电机在三维扫描系统中的应用
三维扫描系统工作原理概述

通过57HS2A76-304型号步进电机控制滚珠丝杠带动滑块 运动，实现扫描仪竖直方向的运动。 选择86HS2A101-504-01步进电机控制支撑杆旋转，实现 扫描仪在竖直平面按一定角度旋转。 选择 86HS2A101-504-01步进电机控制电动回转台的旋转， 实现圆形电磁盘的 360 度旋转，从而实现对待检测工件的 自动扫描。
n L 360 p


360 5 =1000个脉冲。 设置为5细分，电机每转一周可发出 1 .8
控制竖直方向运动步进电机的选择

电机所需拖动的最大重量为100N，计算负载最大时的静力 矩为1 N m 。 选择57HS2A76-304型号的步进电机，该步进电机最大静 力矩是1.8N m ，额定电流为3A,机身长度76mm,转子惯量 为440，重量1.05Kg,符合要求。