步進(jìn)電機(jī)在激光機(jī)行業(yè)的應(yīng)用
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外激光加工技術(shù)的發(fā)展很快，根據(jù)資料顯示：僅1996年1月至2002年10月美國(guó)有關(guān)激光加工的專(zhuān)利就有9 432件，雨我國(guó)有關(guān)專(zhuān)利只有294件。這說(shuō)明我國(guó)的激光加工技術(shù)及其應(yīng)用的開(kāi)發(fā)還需要進(jìn)一步地提高。激光加工技術(shù)在加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢(shì)明顯。因此在很多發(fā)達(dá)國(guó)家激光加工已經(jīng)成為一種定型的加工技術(shù)，相應(yīng)地，激光加工設(shè)備制造業(yè)也迅猛地發(fā)展起來(lái)。我國(guó)的激光加工技術(shù)急需要有更大的突破與更大的發(fā)展，這就給國(guó)內(nèi)從事激光加工技術(shù)設(shè)備研發(fā)的相關(guān)組織機(jī)構(gòu)帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。激光焊接技術(shù)是激光加工技術(shù)中最為活躍的技術(shù)。其原理為：激光焊接是將高強(qiáng)度的激光束輻射至金屬表面，通過(guò)激光與金屬的相互作用，金屬吸收激光轉(zhuǎn)化為熱能使金屬熔化后冷卻結(jié)晶形成焊接。激光焊接技術(shù)具有焊縫焊接強(qiáng)度高、韌性好、在深沖變形過(guò)程中焊縫不變形等優(yōu)點(diǎn)。因此在國(guó)內(nèi)外被大量地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。激光焊接作為～種高質(zhì)量、高精度、低變形、高效率和高速度的焊接方法，隨著高功率C2O和高功率的YAG激光器以及光纖傳輸技術(shù)的完善、金屬鉬焊接聚束物鏡等的研制成功，它在機(jī)械制造、航空航天、汽車(chē)工業(yè)、粉末冶金、生物醫(yī)學(xué)微電子行業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣。其主要應(yīng)用領(lǐng)域有制造業(yè)應(yīng)用、粉末冶金領(lǐng)域、汽車(chē)工業(yè)、電子工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)及其他領(lǐng)域。
步進(jìn)電機(jī)作為自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行部件，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。由于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、微電子技術(shù)、信息和自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)的迅速發(fā)展，我國(guó)的制造業(yè)越來(lái)越離不開(kāi)步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)又稱(chēng)為脈沖電機(jī)或階躍電機(jī)，它的應(yīng)用發(fā)展已有大約80年的歷史。步進(jìn)電機(jī)的輸入信號(hào)為脈沖電流，它將輸入的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為階躍型的角位移或直線(xiàn)位移，因而步進(jìn)電機(jī)可看作是一個(gè)串行的數(shù)／模轉(zhuǎn)換器。由于步進(jìn)電機(jī)能夠直接接受數(shù)字信號(hào)，而不需數(shù)／模轉(zhuǎn)換。所以使用微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)顯得非常方便。除了此優(yōu)點(diǎn)之外，步進(jìn)電機(jī)還具有快速啟停、定位精度高、慣性小、無(wú)累積誤差、價(jià)格低廉且與計(jì)算機(jī)接口方便等優(yōu)點(diǎn)。步迸電機(jī)可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過(guò)改變脈沖頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速、快速起停、正反轉(zhuǎn)控制等，這是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)。
在步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，有多種方案可用來(lái)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，主要有3種：第一種是基于電子電路的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)一般由3個(gè)部分組成：脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路、脈沖信號(hào)分配電路、功率放大驅(qū)動(dòng)電路。這種方案可采用開(kāi)環(huán)控制也可以采用閉環(huán)控制，一般功能相對(duì)較單一，如需改變控制方案，必須重新設(shè)計(jì)，因此靈活性不高；第二種是基于單片機(jī)的控制方案，由于單片機(jī)的強(qiáng)大功能，采用此方案可實(shí)現(xiàn)軟件與硬件相結(jié)合的控制方法，避免了失步、振蕩等對(duì)控制精度的影響，提高了接口電路的靈活性與通用性，且可以大大提高系統(tǒng)的交互性，因此國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)此方案研究較多；第三種是基于PLC的控制方案，此方案的控制系統(tǒng)一般由PLC、環(huán)形分配器和功率驅(qū)動(dòng)電路組成�？刂葡到y(tǒng)采用PLc來(lái)產(chǎn)生控制脈沖。此系統(tǒng)硬件成本較低，但由于PLc掃描周期的影響，步進(jìn)電機(jī)不能在高頻下工作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速控制，當(dāng)速度較高時(shí)，相應(yīng)的控制精度會(huì)降低。此外，基于LabVIEw平臺(tái)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也是近期研究的熱點(diǎn)。 |
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