CN105867233A - 三维控制装置 - Google Patents

三维控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105867233A
CN105867233A CN201610243360.3A CN201610243360A CN105867233A CN 105867233 A CN105867233 A CN 105867233A CN 201610243360 A CN201610243360 A CN 201610243360A CN 105867233 A CN105867233 A CN 105867233A
Authority
CN
China
Prior art keywords
leading screw
slide block
lead screw
dimensional control
driver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610243360.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105867233B (zh
Inventor
谢广明
付如彬
刘安全
李亮
王晨
范瑞峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Peking University
Original Assignee
Peking University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peking University filed Critical Peking University
Priority to CN201610243360.3A priority Critical patent/CN105867233B/zh
Publication of CN105867233A publication Critical patent/CN105867233A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105867233B publication Critical patent/CN105867233B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/10Simultaneous control of position or course in three dimensions

Abstract

本发明三维控制装置涉及一种用于控制物体在三维空间内移动的装置。其目的是为了提供一种结构简单、操作方便的三维控制装置。本发明包括:机架、X向丝杠、Y向丝杠、Z向丝杠、X向滑块、Y向滑块、Z向滑块、单片机和驱动器;X向丝杠轴向固定于机架上;X向滑块与所述X向丝杠配合形成X向丝杠副;所述Y向丝杠轴向固定于所述X向滑块上;所述Y向滑块与所述Y向丝杠配合形成Y向丝杠副;所述Z向丝杠轴向固定于所述Y向滑块上;所述Z向滑块与所述Z向丝杠配合形成Z向丝杠副;所述X向丝杠、Y向丝杠和Z向丝杠分别由对应步进电机驱动;所述单片机的输出端与所述驱动器的输入端相连;所述驱动器的输出端与所述步进电机的控制输入端相连。

Description

三维控制装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种控制装置,特别是涉及一种用于用于控制物体在三维空间内移动的装置。
背景技术
[0002]随着科技发展和军工研发的需求,对多轴测试台的要求越来越高,首先是要求定位精度高,其次是运动轴数多,当这两项指标的要求达到一定程度后,尤其是当转动轴数继续增加时,利用现有市场所能提供的技术进行搭建,高精度的多轴测试台的实现将越来越困难。中国专利CN204818287U公开了一种三维机构,该三维机构中Z轴电机通过同步齿形带连接Z轴丝杠,Z轴丝杠、两个Z轴导轨相互平行安装在机架上,Z轴丝杠位于两个Z轴导轨之间,Z轴导轨上安装拖板,Z轴丝杠上的滑块与拖板连接,拖板为其上面有大方孔的连接板,拖板上安装X轴丝杠和两个X轴导轨,X轴丝杠位于两个X轴导轨之间,三者相互平行,连接在拖板上的X轴电机通过同步齿形带连接X轴丝杠,X轴导轨上安装转轴座,X轴丝杠上的滑块与转轴座连接。
[0003]在实现本发明过程中,发明人发现现有技术中至少存在如下问题:
[0004]现有三维控制装置结构较为复杂,从而导致操作程序复杂,且容易出错;
[0005]现有三维控制装置定位精度较低,且定位过程中容易产生晃动,设备稳定性较差。
发明内容
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作稳定的三维控制装置。
[0007] 本发明一种三维控制装置,包括:机架、X向丝杠、Y向丝杠、Z向丝杠、X向滑块、Y向滑块、Z向滑块、单片机和驱动器;
[0008]所述X向丝杠轴向固定于所述机架上;所述X向滑块与所述X向丝杠配合形成X向丝杠副;所述Y向丝杠轴向固定于所述X向滑块上;所述Y向滑块与所述Y向丝杠配合形成Y向丝杠副;所述Z向丝杠轴向固定于所述Y向滑块上;所述Z向滑块与所述Z向丝杠配合形成Z向丝杠副;所述X向丝杠、Y向丝杠和Z向丝杠分别由对应步进电机驱动;
[0009]所述单片机的输出端与所述驱动器的输入端相连;所述驱动器的输出端与所述步进电机的控制输入端相连;单片机控制各丝杠副之间的功率关系保持为:Ρχ = 1.5*PZ,Py =
1.25*PZ,其中Px为X向丝杠副的作业功率,Py为Y向丝杠副的作业功率,Pz为Z向丝杠副的作业功率。
[0010]本发明一种三维控制装置,其中于机架上还设置有X向导轨,所述X向导轨与所述X向滑块配合形成导轨副。
[0011] 本发明一种三维控制装置,其中于所述X向丝杠、Y向丝杠和Z向丝杠预设位置处设置有限位开关。
[0012]本发明一种三维控制装置,还包括上位机,所述上位机与所述单片机双向连接。
[0013]本发明一种三维控制装置,其中所述步进电机的步距角为1.5°,所述驱动器对步进电机的细分程度为8。
[0014]本发明一种三维控制装置与现有技术不同之处在于本发明一种三维控制装置通过三个丝杠副分别在X、Y、Z方向上定位,其中X向丝杠副用于在X方向上定位,Y向丝杠副用于在Y方向上定位,Z向丝杠副用于在Z方向上定位;三个丝杠副各司其职,彼此独立,简化了操作过程;另外,通过单片机对三个丝杠副的作业功率进行关系限定,进而使得三个丝杠副在运行过程中彼此协调,最大程度上降低了装置整体的晃动,避免了各滑块与对应丝杠之间的非正常应力产生,延长了设备的使用寿命。
[0015]下面结合附图对本发明一种三维控制装置作进一步说明。
附图说明
[0016]图1为本发明一种三维控制装置的结构示意图;
[0017]图2为本发明一种三维控制装置中丝杠副组合后的结构示意图。
具体实施方式
[0018] 如图1所示,本发明一种三维控制装置,包括:机架1、Χ向丝杠2、Υ向丝杠4、Ζ向丝杠
6、Χ向滑块3、Υ向滑块5和Z向滑块74向丝杠2轴向固定于机架上;X向滑块3与X向丝杠2配合形成X向丝杠副;Y向丝杠4轴向固定于X向滑块3上;Y向滑块5与Y向丝杠4配合形成Y向丝杠副;Z向丝杠6轴向固定于Y向滑块5上;Z向滑块7与Z向丝杠6配合形成Z向丝杠副。
[0019] 本发明中的X向丝杠2、Υ向丝杠4和Z向丝杠6分别由一个步进电机驱动。本发明还包括上位机、单片机和驱动器。上位机与单片机双向连接;单片机的输出端与驱动器的输入端相连;驱动器的输出端与步进电机的控制输入端相连;其中,上位机用于向单片机发送上层指令;单片机作为整个系统的主控单元,主要是负责产生指定频率脉冲以及控制脉冲的个数。驱动器起到两个作用:其一,按照单片机指定的脉冲频率和脉冲个数对步进电机形成驱动;其二,用来对步进电机的步距角进行细分,消除电机的低频振荡,提高本发明的稳定性;其中所谓的步距角细分就是减小步距角,在不细分的情况下,本发明的步距角是1.5度,2细分之后就变成了0.75度,以此类推,本发明中的驱动器对步进电机细分程度为8。本发明中的驱动器用于对步进电机的步距角进行细分,消除了电机的低频振荡,提高了本发明的稳定性。
[0020]本发明中单片机控制各丝杠副之间的功率关系保持为:Px= 1.5*PZ,Py = 1.25*PZ,其中Px为X向丝杠副的作业功率,Py为Y向丝杠副的作业功率,Pz为Z向丝杠副的作业功率。通过单片机对三个丝杠副的作业功率进行关系限定,进而使得三个丝杠副在运行过程中彼此协调,最大程度上降低了装置整体的晃动,避免了各滑块与对应丝杠之间的非正常应力产生,延长了设备的使用寿命。
[0021]本发明中的步进电机都是采用开环控制的方法,没有位置的反馈,所以处于安全的考虑,本发明于X向丝杠2、Y向丝杠4和Z向丝杠6预设位置处设置有限位开关,当物体运动到限位而触碰到限位开关时自动切断供电。
[0022]进一步地,本发明于机架上还设置有X向导轨,X向导轨与X向滑块配合形成导轨副;于Y向滑块上设置有滑槽,Y向滑块上的滑槽与X向滑块滑块配合形成滑动副;于Z向滑块上设置有滑槽,Z向滑块上的滑槽与Y向滑块滑块配合形成滑动副。诸多滑动副的引入,进一步地提升了本发明的稳定性。
[0023]本发明三维控制装置的使用过程如下:
[0024]首先将待定位对象8装配于Z向滑块的自由端处;然后上位机向单片机发送定位指令;单片机向驱动器产生指定频率脉冲以及控制脉冲的个数;驱动器按照单片机指定的脉冲频率和脉冲个数对各步进电机形成驱动,从而对X向丝杠副、Y向丝杠副和Z向丝杠副形成驱动,完成精确定位。
[0025]本发明一种三维控制装置与现有技术不同之处在于本发明一种三维控制装置通过三个丝杠副分别在X、Y、Z方向上定位,其中X向丝杠副用于在X方向上定位,Y向丝杠副用于在Y方向上定位,Z向丝杠副用于在Z方向上定位;三个丝杠副各司其职,彼此独立,简化了操作过程。
[0026]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种三维控制装置,包括:机架、X向丝杠、Y向丝杠、Z向丝杠、X向滑块、Y向滑块、Z向滑块、单片机和驱动器; 所述X向丝杠轴向固定于所述机架上;所述X向滑块与所述X向丝杠配合形成X向丝杠副;所述Y向丝杠轴向固定于所述X向滑块上;所述Y向滑块与所述Y向丝杠配合形成Y向丝杠副;所述Z向丝杠轴向固定于所述Y向滑块上;所述Z向滑块与所述Z向丝杠配合形成Z向丝杠畐Ij;所述X向丝杠、Y向丝杠和Z向丝杠分别由对应步进电机驱动; 所述单片机的输出端与所述驱动器的输入端相连;所述驱动器的输出端与所述步进电机的控制输入端相连;单片机控制各丝杠副之间的功率关系保持为:Px= 1.5*PZ,Py= 1.25*Pz,其中Px为X向丝杠副的作业功率,Py为Y向丝杠副的作业功率,Pz为Z向丝杠副的作业功率。
2.根据权利要求1所述的一种三维控制装置,其特征在于:于机架上还设置有X向导轨,所述X向导轨与所述X向滑块配合形成导轨副。
3.根据权利要求1所述的一种三维控制装置,其特征在于:于所述X向丝杠、Y向丝杠和Z向丝杠预设位置处设置有限位开关。
4.根据权利要求1所述的一种三维控制装置,其特征在于:还包括上位机,所述上位机与所述单片机双向连接。
5.根据权利要求1所述的一种三维控制装置,其特征在于:所述步进电机的步距角为.1.5°,所述驱动器对步进电机的细分程度为8。
CN201610243360.3A 2016-04-18 2016-04-18 三维控制装置 Expired - Fee Related CN105867233B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610243360.3A CN105867233B (zh) 2016-04-18 2016-04-18 三维控制装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610243360.3A CN105867233B (zh) 2016-04-18 2016-04-18 三维控制装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105867233A true CN105867233A (zh) 2016-08-17
CN105867233B CN105867233B (zh) 2018-12-28

Family

ID=56632963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610243360.3A Expired - Fee Related CN105867233B (zh) 2016-04-18 2016-04-18 三维控制装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105867233B (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000238137A (ja) * 1999-02-17 2000-09-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 光造形装置及び光造形方法
US7168944B2 (en) * 2002-12-10 2007-01-30 Husky Injection Molding Systems Ltd. Energy efficient extruder drive
JP3981024B2 (ja) * 2003-01-29 2007-09-26 矢崎総業株式会社 コネクタへの自動端子挿入装置
CN102091851A (zh) * 2011-01-07 2011-06-15 广东中宝炊具制品有限公司 一种三轴联动数控焊接机
CN202061777U (zh) * 2011-05-05 2011-12-07 北京市电加工研究所 三维精密工作台
CN103157192A (zh) * 2013-03-01 2013-06-19 山东师范大学 一种医用三维模拟运动平台及其模拟运动方法
CN203282558U (zh) * 2013-04-09 2013-11-13 嘉兴学院 木工榫槽加工机器人
CN103876263A (zh) * 2014-03-21 2014-06-25 浙江大学 一种打印流质材料的三维打印机
CN103932367A (zh) * 2014-04-09 2014-07-23 西安交通大学 一种可控喷粉式食品3d打印设备及打印方法
CN204348231U (zh) * 2014-12-16 2015-05-20 广东科学技术职业学院 一种三维多功能实训平台
CN104802415A (zh) * 2015-05-11 2015-07-29 北京化工大学 橡胶粉末微波烧结3d打印成型装置
CN104931091A (zh) * 2015-06-24 2015-09-23 金陵科技学院 一种仿生机器鱼用测量平台及其使用方式
CN105033839A (zh) * 2015-05-26 2015-11-11 北京航空航天大学 一种带有研磨压力调整装置的铌酸锂晶片研磨装置及研磨方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000238137A (ja) * 1999-02-17 2000-09-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 光造形装置及び光造形方法
US7168944B2 (en) * 2002-12-10 2007-01-30 Husky Injection Molding Systems Ltd. Energy efficient extruder drive
JP3981024B2 (ja) * 2003-01-29 2007-09-26 矢崎総業株式会社 コネクタへの自動端子挿入装置
CN102091851A (zh) * 2011-01-07 2011-06-15 广东中宝炊具制品有限公司 一种三轴联动数控焊接机
CN202061777U (zh) * 2011-05-05 2011-12-07 北京市电加工研究所 三维精密工作台
CN103157192A (zh) * 2013-03-01 2013-06-19 山东师范大学 一种医用三维模拟运动平台及其模拟运动方法
CN203282558U (zh) * 2013-04-09 2013-11-13 嘉兴学院 木工榫槽加工机器人
CN103876263A (zh) * 2014-03-21 2014-06-25 浙江大学 一种打印流质材料的三维打印机
CN103932367A (zh) * 2014-04-09 2014-07-23 西安交通大学 一种可控喷粉式食品3d打印设备及打印方法
CN204348231U (zh) * 2014-12-16 2015-05-20 广东科学技术职业学院 一种三维多功能实训平台
CN104802415A (zh) * 2015-05-11 2015-07-29 北京化工大学 橡胶粉末微波烧结3d打印成型装置
CN105033839A (zh) * 2015-05-26 2015-11-11 北京航空航天大学 一种带有研磨压力调整装置的铌酸锂晶片研磨装置及研磨方法
CN104931091A (zh) * 2015-06-24 2015-09-23 金陵科技学院 一种仿生机器鱼用测量平台及其使用方式

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘坚,夏罗生: "3坐标联动直线插补原理", 《数控原理与数控机床》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105867233B (zh) 2018-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201376184Y (zh) 稳压块自动锁螺丝装配机
CN203540796U (zh) 一种蠕动式点胶机控制装置
CN104907810B (zh) 一种键盘自动装配装置
CN1905367A (zh) 集成电路工作频率控制方法
CN103701376B (zh) 一种电机驱动芯片电流衰减模式控制电路
CN206216244U (zh) 多功能数控钻铣机
CN105867233A (zh) 三维控制装置
CN204114042U (zh) 一种二自由度并联机构
CN201529602U (zh) 一种全自动三轴机
CN104191093A (zh) 一种具有自动定位功能的激光切割机
CN103441711B (zh) 一种实现平面运动的伺服或步进电机控制系统及控制方法
CN202838793U (zh) 多媒体沙盘展示系统
CN104343916A (zh) 一种二自由度并联机构
CN204093326U (zh) 一种抗原乳化器
CN105281620A (zh) 一种步进电机控制电路
CN206544872U (zh) 一种门座式起重机
CN202227068U (zh) 横织机伺服驱动器和横织机
CN202475354U (zh) 一种两相步进电机驱动器
CN203466760U (zh) 一种用于舞台机械控制的控制系统
CN204129693U (zh) 一种触摸屏控制的滑动机构
CN204321414U (zh) 双振镜多幅面切换激光刻蚀机
CN203070188U (zh) 硬盘切换装置
CN204450524U (zh) 一种多轴机械手
CN207904132U (zh) 玻璃切割机拖链装置
CN204790507U (zh) 一种用于机电设备的操作面板

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181228

Termination date: 20190418