[发明专利]二维扫描电机系统及扫描的方法

说明书

本发明公开了一种二维扫描电机系统及扫描的方法，包括外部框架、横梁、Z轴电机、滚珠丝杠、Z轴伺服单元、X轴电机、X轴伺服单元、载物平台上设有天线，X轴伺服单元和Z轴伺服单元受FPGA主控板控制，FPGA主控板作为主控单元发送控制X轴电机和Z轴电机动作的控制脉冲信号；缓冲模块用于将来自FPGA主控板的单端控制脉冲信号转换为差分信号，并将差分送入X轴伺服单元和Z轴伺服单元，伺服单元根据差分信号去控制相应电机运动；本发明可以实现平面内的二维扫描，系统集成度高且成本低，运输便利，占地面积小，可维护性高，运动控制精确度高。

技术领域

本发明专利涉及运动控制领域，特别涉及一种二维扫描电机系统及扫描的方法。

背景技术

随着现代工业的发展，电机的应用越来越广泛，成为各行各业不可或缺的动力输出装置。目前，常用的反馈控制电机包括步进电机、伺服电机等类型，满足不同的应用需要。控制电机时需准确、及时、灵活。伺服电机系统因其实现了闭环控制，克服了步进电机失步的问题，而得到广泛应用。目前有越来越多的伺服电机系统提出了高精度、高动态性、高稳定性要求。

发明内容

本发明专利解决此问题所采用的技术方案是：

一种二维扫描电机系统，包括外部框架、外部框架上沿X轴延伸的横梁、横梁上设置有Z轴电机，Z轴电机的输出轴沿Z轴设置并驱动纵向滚珠丝杠的螺杆，纵向滚珠丝杠的螺母固定整个X轴运动部分，Z轴伺服单元控制Z轴电机通过纵向滚珠丝杠带动整个X轴运动部分沿Z轴移动，X轴运动部分包括沿X轴设置的X轴电机与横向滚珠丝杠，载物平台固定在横向滚珠丝杠螺母上方，X轴电机的输出轴驱动横向滚珠丝杠的螺杆转动从而带动载物平台沿X轴移动，X轴电机由X轴伺服单元控制；载物平台上设有天线，天线用于发射信号至扫描对象、以及接收扫描对象返回的信号，通过X轴和Z轴电机的配合带动载物平台，进而带动天线完成二维平面内的连续扫描过程；X轴伺服单元和Z轴伺服单元受FPGA主控板控制，FPGA主控板作为主控单元发送控制X轴电机和Z轴电机动作的控制脉冲信号；缓冲模块用于将来自FPGA主控板的单端控制脉冲信号转换为差分信号，并将差分信号送入X轴伺服单元和Z轴伺服单元，伺服单元根据差分信号去控制相应电机运动；

FGPA主控板通过发出的PLUS信号的个数来控制电机拖动载物平台移动的距离，此为期望位移，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，通过电机本身返回的脉冲数量获得电机实际带动载物平台移动的距离，对期望位移和实际位移进行比较，获得期望位移和实际位移之间的偏差即位置误差，通过伺服单元对该位置误差进行校正，实现对伺服系统的闭环控制，从而精确的控制电机的转动。

作为优选方式，所述的缓冲模块独立安装在电路板上，没有集成在主控模块上。所述的缓冲模块之所以独立做一个缓冲模块，而不是集成在主控模块上，目的：一是匹配伺服单元需要的控制信号电平要求，保护主控FPGA板免受损坏，二是避免较强驱动信号对主控板上的高速信号的干扰，三是保护主控板的通用性。

作为优选方式，X轴伺服单元和Z轴伺服单元包括主回路电路和CPU控制电路，主回路电路用于给电机供电，CPU控制电路用于对电机进行运行、正反转的动作控制。

作为优选方式，所述的FPGA主控板连接伺服单元的CN1接口，输出控制信号完成对伺服电机动作的控制和对伺服电机状态的检测。

作为优选方式，外部框架的左下角和左上角设安全限位器，用于防止载物平台冲顶或坐底。

作为优选方式，X轴伺服单元和Z轴伺服单元采用位置控制方式，输入脉冲形态选用符号+脉冲序列。

作为优选方式，伺服电机为：SGM7J-04AFC6S，伺服单元为：SGD7S-2R8A00A002。