[发明专利]一种低成本高精度小型扫描架及控制方法

权利要求书

1.一种低成本高精度小型扫描架，包括X轴基座（1）和工控机（2），其特征在于：所述X轴基座（1）顶部的两侧均固定连接有X轴导轨（3），且X轴导轨（3）的顶部通过X轴滑块（4）滑动连接有滑板（5），所述X轴基座（1）的顶部通过轴承座转动连接有X轴滚珠丝杆（6），所述X轴滚珠丝杆（6）的外表面与滑板（5）的底部螺纹连接，且X轴基座（1）的一侧固定连接有X轴电机（7），所述X轴电机（7）的输出轴通过联轴器与X轴滚珠丝杆（6）的一端固定连接，所述滑板（5）的顶部固定连接有Y轴底座（8），所述Y轴基座（8）的一侧固定连接有Y轴导轨（9），且Y轴基座（8）的顶部固定连接有Y轴电机（10），所述Y轴电机（10）输出轴的一端通过联轴器固定连接有Y轴滚珠丝杆（11），且Y轴滚珠丝杆（11）的底端与滑板（5）的顶部转动连接，所述Y轴导轨（9）的一侧通过Y轴滑块（12）滑动连接有Z轴基座（13），所述Z轴基座（13）的一侧与Y轴滚珠丝杆（11）的外表面螺纹连接，且Z轴基座（13）另一侧的顶部和底部均固定连接有Z轴导轨（14），所述Z轴基座（13）的一侧固定连接有Z轴电机（15），且Z轴电机（15）输出轴的一端通过联轴器固定连接有Z轴滚珠丝杆（16），所述Z轴滚珠丝杆（16）远离Z轴电机（15）的一端通过轴承座与Z轴基座（13）的正面转动连接。

2.根据权利要求1所述的一种低成本高精度小型扫描架，其特征在于：所述Z轴导轨（14）的一侧通过Z轴滑块（17）滑动连接有支架（18），且支架（18）的一侧固定连接有探头（19）。

3.根据权利要求1所述的一种低成本高精度小型扫描架，其特征在于：所述X轴基座（1）顶部的一侧与Y轴基座（8）背面的一侧之间固定连接有X轴拖链（20），且Y轴基座（8）的背面与Z轴基座（13）的背面之间固定连接有Y轴拖链（21）。

4.根据权利要求1所述的一种低成本高精度小型扫描架，其特征在于：所述工控机（2）与减速器末级反馈系统（22）实现双向连接，且减速器末级反馈系统（22）包括运动控制卡（221）和伺服电机驱动器（222），且运动控制卡（221）的输出端与伺服电机驱动器（222）的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的一种低成本高精度小型扫描架，其特征在于：所述伺服电机驱动器（222）的输出端分别与X轴电机（7）、Y轴电机（10）和Z轴电机（15）的输入端连接，且伺服电机驱动器（222）的输入端分别与电气保护模块（23）和码盘反馈模块（24）的输出端连接，所述电气保护模块（23）的输出端与运动控制卡（221）的输出端连接。

6.根据权利要求1所述的一种低成本高精度小型扫描架的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、工控机（2）通过运动控制卡（221）向伺服电机驱动器（222）发出运动指令和控制信号，控制信号经伺服电机驱动器（222）功率放大后分别驱动X轴电机（7）、Y轴电机（10）和Z轴电机（15）运动；

S2、使I/O口与安装在采样架各部分的限位开关相连，实现运动位置和极限位置的检测，并返回至运动控制卡（221），采样架的操作可通过远程控制和近程控制二种模式实现；

S3、远程控制，远程测试计算机通过通讯电缆与采样架工控机（2）相连，即可在在远程测试计算机上运行上位机测试软件，完全控制采样架系统的扫描运动、机械调整运动和位置检测等全部功能，通讯方式为USB或者LAN口通讯；

S4、近程控制，工控机（2）系统运行在windows操作系统下，在该系统中运行我们编写的程序文件，亦可实现对采样架的完全控制，通过在软件操作面板设置运动模式和运动参数，可实现扫描运动、机械调整和位置检测；

S5、控制信号通过计算机发给运动控制卡（221），运动控制卡（221）经伺服电机驱动器（222）分别驱动X轴电机（7）、Y轴电机（10）和Z轴电机（15）运转，实现采样架系统的运动控制和调整控制，I/O口主要完成位置检测输入、限位信号输入和电源、驱动器的启停输出；

S6、依据机械设计和电机性能，给定了系统的最大加速度和最大速度，在此范围内可由用户设置运动参数，通过在控制软件中采样架位置的设置，可实现调整发射天线的位置。