光机电一体化课程设计

课程设计报告 名 称： 光机电一体化课程设计 院 系： 仪器科学与光电工程学院 班 级： 光信 07-2 学 号： 20070239 学生姓名： 李梓霂 指导教师： 陶晓杰 张腾达 2010 年 12 月 5日 一． 总体方案设计 1 .1 设计任务 一维数控工作台是许多机电一体化系统的基本组成部分，如车、铣、钻、激光加工等各种数控设备。因此一维数控工作台对机电一体化专业的教学和科研都具有普遍的意义。 设计一个一维数控工作台及其控制系统，定位精度为<=±0.01mm， 其他设计参数如下：工作台面板 150³200 承受载荷 Pz = 12Kg , Px = 15Kg ,Py = 6Kg 最大移动距离 300mm 最大移动速度 2.5m/min 采用联轴器传动 1 .2 总体方案确定 1、系统总体基本思想： 步进电机传动副丝杠工作台编码器单片机 系统基本原理如上图所示，由单片机来控制步进电机的转角，电机连着丝杠，电机转动带动丝杠转动，从而使工作台移动，由单片机测的编码器的脉冲数，从而计算步进电机的转角对应的工作台移动距离。 综上，设计基本思想如下: （1）机械设计 通过给定的参数，计算确定系统脉冲当量，计算运动部件惯性，确定步进电机，滚动丝杠螺母计算和选型，滚珠丝杆副的计算和选型，联轴器的计算与选型，在此基础上，绘制机械系统装配图。 （2）电学设计 本设计采用了与MCS-51 系列兼容的SST89E58RD 单片机控制系统。它的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比。 控制系统由MCU 部分、存储器扩展部分、键盘与LED 显示部分、I/O 接口、光电耦合电路控制、步进电机、测速部分。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。LED 显示数控工作台的状态。 （3）光学设计 系统的测速部分是由光学设计部分完成，光学设计部分要求利用光栅设计一个光电传感器，利用此传感器可以测量步进电机转动的角度、线度等信息，为数控系统的闭环或半闭环控制提供参数。主要设计参数是：步进电机每转动一步（一个步距角）至少输出 5 个脉冲当量。 二．机械系统设计 2 .1 脉冲当量的选定 我们所设计的是半闭环式数控机床，目前在此种机床上常用的脉冲编码器兼做位置和速度反馈。伺服电机每转 1 转，传感器发出一定数量的脉冲，每个脉冲代表电机一定的转角。步进电机是一种电脉冲控制的特种电机，对于每一个电脉冲步进电机都会产生一个恒定的步进角位移，每一个脉冲或每步的转角称谓步进电机的步距角。 因此，...