光機(jī)電系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)_一維數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)說明書

1、光機(jī)電系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)一位數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)說明書姓 名： 吳祥龍學(xué) 號(hào)： 20070206專業(yè)班級(jí)： 儀器學(xué)院光信息07-1班指導(dǎo)老師： 陶曉杰 張騰達(dá) 二一年十一月 一、總體方案設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)一維數(shù)控工作臺(tái)，定位精度小于等于±。設(shè)計(jì)參數(shù)如下：工作臺(tái)尺寸C×B×H100mm×100mm×20mm；承受載荷：Pz = 8Kg，Px = 2Kg，Py = 15Kg；最大移動(dòng)長(zhǎng)度L = 300mm；工作臺(tái)最大快移速度為m/min。并且絲杠與電機(jī)之間的連接部分采用齒輪傳動(dòng)。1.2 總體方案確定（1）機(jī)械設(shè)計(jì)通過給定的參數(shù)，計(jì)算確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)

2、量，計(jì)算運(yùn)動(dòng)部件慣性，確定伺服電機(jī)，滾動(dòng)絲杠螺母計(jì)算和選型，齒輪的計(jì)算與選型，在此基礎(chǔ)上，繪制機(jī)械系統(tǒng)裝配圖。（2）電學(xué)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用了與MCS-51系列兼容的AT89S51單片機(jī)控制系統(tǒng)。它的主要特點(diǎn)是集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，有較高的性價(jià)比?？刂葡到y(tǒng)由MCU部分、存儲(chǔ)器擴(kuò)展部分、鍵盤與LED顯示部分、I/O接口、光電耦合電路控制、步進(jìn)電機(jī)、測(cè)速部分。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實(shí)現(xiàn)。LED顯示數(shù)控工作臺(tái)的狀態(tài)。（3）光學(xué)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的測(cè)速部分是由光學(xué)設(shè)計(jì)部分完成，光學(xué)設(shè)計(jì)部分要求利用光柵設(shè)計(jì)一個(gè)光電傳感器，利用此傳感器可以測(cè)量步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度、線度等信息，為數(shù)控系統(tǒng)的閉環(huán)或

3、半閉環(huán)控制提供參數(shù)。主要設(shè)計(jì)參數(shù)是：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一步（一個(gè)步距角）至少輸出5個(gè)脈沖當(dāng)量。 圖1-1 系統(tǒng)總體框圖二、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1、工作臺(tái)外形尺寸及重量估算工作臺(tái)尺寸：長(zhǎng)寬高 100×100×20重量：按重量=體積×材料比重估算100×100×20×7.8×10-216N2.2、滾動(dòng)導(dǎo)軌的參數(shù)確定（1）、導(dǎo)軌型式：這里選擇閉式滾珠導(dǎo)軌，閉式滾珠導(dǎo)軌承載能力較小，但方向精度高，摩擦力小，耐磨性較好，對(duì)溫度變化不敏感，符合本設(shè)計(jì)要求。（2）、導(dǎo)軌長(zhǎng)度工作臺(tái)大小為100×100mm2，同時(shí)設(shè)計(jì)要求最大移動(dòng)距離為30

4、0mm，工作時(shí)的余量留20mm，因此初選導(dǎo)軌長(zhǎng)度為420mm，選擇導(dǎo)軌的型號(hào)：GTA16 （3）、滾動(dòng)副的選擇 滾動(dòng)副承受的負(fù)載為工作臺(tái)重量以及工作臺(tái)負(fù)載重量 G=16N Pz=8×10=80N因此Pmax=16+80=96N查表，初選KL型導(dǎo)軌副JSA-LG25，額定動(dòng)載荷17.7KN；額定壽命計(jì)算得：L=(fH×fT×fCfW×CF)×K：滾珠時(shí)=3；K:滾珠時(shí)K=50Km；F為計(jì)算載荷，取96N.同時(shí)查閱手冊(cè)，得到fH=1.0，fT=0.81，fW=1.5。因此：L=(1.0×0.81×11.5×17.7&#

5、215;10396)3×50=49346617Km ；已經(jīng)充分滿足要求（4）、直線滾動(dòng)軸承的選型由于本系統(tǒng)負(fù)載相對(duì)較小，查表后得出LM10UUOP型直線滾動(dòng)軸承的額定動(dòng)載荷為370N，大于實(shí)際動(dòng)負(fù)載；但考慮到經(jīng)濟(jì)性等因素最后選擇LM16UUOP型直線滾動(dòng)軸承。并采用雙排兩列4個(gè)直線滾動(dòng)軸承來實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)平臺(tái)的支撐。（5）、滾動(dòng)導(dǎo)軌剛度及預(yù)緊方法 當(dāng)工作臺(tái)往復(fù)移動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)壓在兩端滾動(dòng)體上的壓力會(huì)發(fā)生變化，受力大的滾動(dòng)體變形大，受力小的滾動(dòng)體變形小。當(dāng)導(dǎo)軌在位置時(shí)，兩端滾動(dòng)體受力相等，工作臺(tái)保持水平；當(dāng)導(dǎo)軌移動(dòng)到位置或時(shí)，兩端滾動(dòng)體受力不相等，變形不一致，使工作臺(tái)傾斜角，由此造成誤差。此外

6、，滾動(dòng)體支承工作臺(tái)，若工作臺(tái)剛度差，則在自重和載荷作用下產(chǎn)生彈性變形，會(huì)使工作臺(tái)下凹（有時(shí)還可能出現(xiàn)波浪形），影響導(dǎo)軌的精度。 2.3、滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）、最大工作載荷Fm的計(jì)算滾珠絲杠的工作載荷Fm是指滾珠絲杠副在2驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)滾珠絲杠所承受的軸向力，也叫做進(jìn)給牽引力。對(duì)于矩形滾動(dòng)導(dǎo)軌：Fm=KFl+f'Fv+Fc+G其中K和f'分別為考慮到顛覆例句影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)和導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)，對(duì)于矩形導(dǎo)軌，K=1.1，f'=0.00250.005。對(duì)于計(jì)算，我們?nèi)ポ^大值，因此f'取0.005。則Fm=KPx+f'Pz+Py+G =1.1×20+0.

7、005×（80+150+16） 24N（2）、最大動(dòng)負(fù)載Q的計(jì)算Q=3LffHFm查表得系數(shù)f=1.5，fH=1；查表，額定壽命t一般取15000h，初選絲杠螺距Pr=4mm(Pr也為絲杠基本導(dǎo)程Lo)得絲杠轉(zhuǎn)速n=1000VmaxPr=1000×2.54=625rmm所以工作壽命L=60nt106=60×625×15000106=562.5 最大動(dòng)載荷Qmax=3562.5×1.5×1×24N =8.25×1.5×1×24 369N（3）、滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計(jì)算表2-1 滾珠絲杠螺母副幾何

8、參數(shù)名 稱符 號(hào)計(jì)算公式和結(jié)果螺紋滾道公稱直徑10螺距接觸角鋼球直徑螺紋滾道法面半徑偏心距螺紋升角螺桿螺桿外徑螺桿內(nèi)徑螺桿接觸直徑螺母螺母螺紋外徑螺母內(nèi)徑（外循環(huán)）見表2-1。(4)、傳動(dòng)效率計(jì)算=tantan+=tan3°39'tan3°39'+0°10'=0.965式中：摩擦角,取滾動(dòng)摩擦系數(shù)f=0.003，=0°10'；絲杠螺紋升角。、剛度驗(yàn)算滾珠絲杠受工作負(fù)載P引起的總誤差為=±pPrEF式中：P工作負(fù)載P=24N； E彈性模數(shù)，對(duì)鋼而言，E=20.6×106Ncm2； Pr滾珠絲杠的螺距Pr=

9、4mm； F滾珠絲杠的截面積 F=R2=3.141.67922=2.213cm2；計(jì)算得=±0.211×10-6cm絲杠因受扭矩而引起的導(dǎo)程變化量很小，可以忽略。所以導(dǎo)程總誤差=×100Lo=0.528umm查表知E級(jí)精度的絲杠允許誤差，故剛度足夠。、穩(wěn)定性驗(yàn)算由于絲杠兩端采用止推軸承，所以非常穩(wěn)定，故不需要穩(wěn)定性驗(yàn)算。2.4、步進(jìn)電機(jī)的選用進(jìn)電絲杠與電機(jī)之間采用齒輪連接驅(qū)動(dòng)，在本設(shè)計(jì)中取傳動(dòng)比i=1，這樣可等效認(rèn)為步進(jìn)電直接與絲杠連接，有利于簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)精度。（1）、步進(jìn)電機(jī)的步距角bi=bLo360p=1而Lo=4mm，根據(jù)系統(tǒng)精度要求，p取0.01mm

10、脈沖，因此b=0.9°脈沖。取系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，初選步進(jìn)電機(jī)步距角。（2）、步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩的計(jì)算設(shè)步進(jìn)電機(jī)等效負(fù)載力矩為T，負(fù)載力為P，根據(jù)能量守恒原理，電機(jī)所做的功與負(fù)載力做功有如下關(guān)系T=PS式中： 電機(jī)轉(zhuǎn)角；S 移動(dòng)部件的相應(yīng)位移； 機(jī)械傳動(dòng)效率。若取 ，則S=p，且P=Ps+G+Pz，所以T=36pPs+G+Pz2b Ncm式中： 移動(dòng)部件負(fù)載（N）；G移動(dòng)部件重量（N）； 與重量方向一致的作用在移動(dòng)部件上的負(fù)載力（N）； 導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；步進(jìn)電機(jī)步距角（rad）；T電機(jī)軸負(fù)載力矩（Ncm）。本設(shè)計(jì)中，?。ù慊痄摑L珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)），為絲杠牽引力，Ps=Fm=24N。所以T= 2

11、4+0.03×96×0.01100.9×0.956=0.03Ncm若不考慮啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件慣性的影響，則啟動(dòng)力矩取安全系數(shù)為0.3，則 Tq=T0.3=0.1Ncm對(duì)于工作方式二相八拍的二相混合式步進(jìn)電機(jī)Tjmax=Tq0.707=0.14Ncm（3）、步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率fmax=1000Vmax60p=1000×2.560×0.01=4167Hz查表選用兩個(gè)90BYG250C型步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)的有關(guān)參數(shù)見表2-2。表2-2 步進(jìn)電機(jī)參數(shù)型 號(hào)主要技術(shù)數(shù)據(jù)外形尺寸重量步距角最大靜轉(zhuǎn)矩Nm最高空載啟動(dòng)頻率()相數(shù)電感mH電流A外徑長(zhǎng)度軸徑90BY

12、G250C6.3250021249015592.5、確定齒輪模數(shù)及有關(guān)尺寸因傳遞的扭距較小，取模數(shù)，齒輪有關(guān)尺寸見表2-3。2.6、步進(jìn)電機(jī)慣性負(fù)載的計(jì)算表2-3 齒輪尺寸 172817195 283025.55根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式，得式中： 折算到電機(jī)軸上的慣性負(fù)載（Kgcm2）； 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Kgcm2）； 齒輪 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Kgcm2）； 齒輪 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Kgcm2）； 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Kgcm2）；M 移動(dòng)部件質(zhì)量（Kg）。對(duì)材料為鋼的圓柱零件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可按下式估算J=0.78×10-3D4LKgcm2式中：D圓柱零件直徑（cm）；L零件長(zhǎng)度（cm）。所

13、以J1=0.5Kgcm2電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J0=3.6Kgcm2算得：Jd=3.6+0.5+0.0796=4.1796Kgcm2。三、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)一維數(shù)控工作臺(tái)控制系統(tǒng)硬件主要包括CPU、傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)、傳感器、人機(jī)交互界面。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意幾點(diǎn)：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、響應(yīng)性能好、造價(jià)低、可維護(hù)性、人機(jī)交互界面可操作性比較好?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)只考慮本板的需求，對(duì)于電機(jī)等電壓要求高，耗電量較大的設(shè)備，電源不由控制板提供，否則干擾較大，在長(zhǎng)時(shí)間使用后可能會(huì)破壞程序的運(yùn)行，以致程序跑飛等現(xiàn)象的出現(xiàn)，應(yīng)避免。3.1 MCU板3.1.1 MCU的選擇隨著微電子技術(shù)水平的不斷提高，單片微型計(jì)算機(jī)有了飛躍的發(fā)展，80

14、51內(nèi)核的架構(gòu)發(fā)展到如今已經(jīng)超過30年，但是8051單片機(jī)在以一些場(chǎng)合的使用仍然受歡迎。單片機(jī)的型號(hào)很多，而目前市場(chǎng)上應(yīng)用MCS-51芯片及其派生的兼容芯片比較多，如目前應(yīng)用最廣的8位單片機(jī)89C51，價(jià)格低廉，而性能優(yōu)良，功能強(qiáng)大。同時(shí)本土單片機(jī)廠商STC在8位單片機(jī)市場(chǎng)也開始嶄露頭角，STC單片機(jī)以其低廉的價(jià)格，增強(qiáng)型的功能，方便的ISP下載方式，對(duì)于研發(fā)的資料支持等優(yōu)勢(shì)贏得大量市場(chǎng)，無論是教學(xué)領(lǐng)域抑或是商業(yè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)要求采用較老的8051單片機(jī)，需要拓展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，無疑提高了設(shè)計(jì)價(jià)格。實(shí)際上采用STC單片機(jī)，其內(nèi)部有豐富的存儲(chǔ)的資源，包括更多的flash和更

15、多的RAM 資源，而且從設(shè)計(jì)的角度來看，簡(jiǎn)化了電路，系統(tǒng)的可靠性也大大提升了。因此本設(shè)計(jì)MCU選用，AT表示ATMEL公司的產(chǎn)品，89表示ATMEL公司8位單片機(jī)的89系列。3.1.2 MCU接口設(shè)計(jì)CPU接口部分包括傳感器部分、傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分、人機(jī)交互界面三部分。示意圖如下所示：前向通道傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)（步進(jìn)電機(jī)）人機(jī)界面光電傳感器AT89C51LED 鍵盤后向通道 圖3-1 CPU外部接口示意圖AT89C51要完成的任務(wù)：（1）獲取光電傳感器反饋，提供閉環(huán)控制或者半閉環(huán)控制。（2）通過程序?qū)崟r(shí)控制電機(jī)運(yùn)行。（3）接受鍵盤中斷指令，并響應(yīng)指令，將系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)反應(yīng)到LED上，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互作用。由于AT8

16、9C51硬件資源有限，因此采用ZLG7289管理芯片接口鍵盤和數(shù)碼管的管理，該芯片采用四線SPI接口，簡(jiǎn)化了電路，節(jié)省了I/O資源：（1）使用P0和P1口擴(kuò)展了32KB的RAM和32KB的ROM。（2）P1.口作為與ZLG7289管理芯片的接口，采用模擬SPI與ZLG7289通訊。（3）P和口作為步進(jìn)電機(jī)的控制口，采用光耦電路防止干擾；兩個(gè)口產(chǎn)生脈沖信號(hào)以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。（4）P1.6-P1.7以及口作為四路開關(guān)量輸出口，同樣采用光耦電路防干擾。（5）P3.5口作為光電傳感器的信號(hào)輸入口，以采集絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的角度信息。 3.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主要是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)須滿足快速急停、定位

17、和退刀時(shí)能快速運(yùn)行、工作時(shí)能帶動(dòng)工作臺(tái)并克服外力（如切削力、摩擦力）并以指令的速度運(yùn)行。3.2.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和工作原理步進(jìn)電機(jī)的速度控制比較容易實(shí)現(xiàn)，而且不需要反饋電路。設(shè)計(jì)時(shí)的脈沖當(dāng)量為，步進(jìn)電機(jī)每走一步，工作臺(tái)直線行進(jìn)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中采用了光電耦合器，它具有較強(qiáng)的抗干擾性，而且具有保護(hù)MCU的作用，當(dāng)功放電路出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)將大的電壓加在MCU上使其燒壞。圖3-3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖3.2.2 電源設(shè)計(jì)電源的設(shè)計(jì)只涉及控制部分的，步進(jìn)電機(jī)與開關(guān)量的電源不由控制板提供。本設(shè)計(jì)的電源采用9V-DC輸入，用LM7805芯片穩(wěn)壓輸出5V電壓，提供給單片機(jī)使用，并且有LED燈作為電源的指

18、示。圖3-4 電源轉(zhuǎn)換電路圖電路中在轉(zhuǎn)換芯片的前后有兩個(gè)電容，前面電容起防止自激作用，后面電容起濾波作用。此外，在具體應(yīng)用的過程中，LM7805必須加上散熱片。3.3 人機(jī)界面 一般的人機(jī)交互界面的都采用鍵盤和數(shù)碼管，鍵盤用于輸入指令參數(shù)等信息，數(shù)碼管可以反映系統(tǒng)運(yùn)行過程中的各個(gè)參數(shù)狀態(tài)等信號(hào)。目前流行的人機(jī)界面一般采用液晶顯示器和鍵盤組合，液晶較數(shù)碼管能夠輸出更多的信息，因此是人們對(duì)于系統(tǒng)狀態(tài)信息的了解更深刻，在測(cè)量控制過程，更多的信息意味著更高的測(cè)量控制精度和頻率。3.4 本章小節(jié)本章著重介紹了數(shù)控工作臺(tái)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。MCU板介紹了MCU的選擇及其外圍的接口設(shè)計(jì)和控制流程；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)介

19、紹了步進(jìn)電機(jī)和電磁鐵的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)；此外還敘述了人機(jī)界面的意義。四、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 總體方案對(duì)于AT89C51的程序設(shè)計(jì)，由于設(shè)計(jì)要求中未提出具體需要實(shí)現(xiàn)的功能，是想讓設(shè)計(jì)者自主設(shè)計(jì)，發(fā)散思維。本設(shè)計(jì)采用KEIL編譯器，該編譯器是51系列單片機(jī)程序設(shè)計(jì)的常用工具，既可用匯編，也支持C語言編譯。同時(shí)具有完善的調(diào)試功能。下面我們采用流程圖的形式描述程序?qū)崿F(xiàn)的基本功能和思路。4.2 主流程圖 4.3 ZLG7289底層代碼 對(duì)于鍵盤和數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)采用ZLG7289鍵盤顯示管理芯片，而該款管理芯片采用SPI接口進(jìn)行通訊。下面附上SPI接口底層讀寫代碼：（1） 向SPI總線寫一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)：v

20、oid ZLG7289_SPI_Write(char dat) /dat為要寫的數(shù)據(jù) unsigned char t = 8; /一個(gè)字節(jié)8個(gè)bit do ZLG7289_pinDIO = (bit)(dat & 0x80); /取dat的最高位dat <<= 1;/dat左移一位ZLG7289_pinCLK = 1;/時(shí)鐘引腳電平拉高ZLG7289_ShortDelay();/短延時(shí)ZLG7289_pinCLK = 0;/恢復(fù)時(shí)鐘引腳電平ZLG7289_ShortDelay();/短延時(shí) while ( -t != 0 );/循環(huán)8次（2） 從SPI總線讀取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)

21、：unsigned char ZLG7289_SPI_Read(void) char dat; unsigned char t = 8; ZLG7289_pinDIO = 1; /讀取數(shù)據(jù)之前DIO 引腳要置1 以切換到輸入狀態(tài) do ZLG7289_pinCLK = 1; ZLG7289_ShortDelay(); dat <<= 1; if ( ZLG7289_pinDIO ) dat+; ZLG7289_pinCLK = 0; ZLG7289_ShortDelay(); while ( -t != 0 ); return dat;五、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1 總體方案光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的

22、目的是采用光柵副測(cè)量絲杠轉(zhuǎn)角，該部分設(shè)計(jì)涉及到光源設(shè)計(jì)、準(zhǔn)直鏡設(shè)計(jì)、光柵副設(shè)計(jì)、光電探測(cè)器設(shè)計(jì)。光源設(shè)計(jì)包括一般選取點(diǎn)光源，需要去定光源類型、型號(hào)，準(zhǔn)直鏡的作用就是叫光源的光變成平行光。光柵副設(shè)計(jì)包括主光柵的柵距、縫長(zhǎng)、縫寬設(shè)計(jì)，指示光柵結(jié)構(gòu)、參數(shù)確定，零位光柵的選取，光柵間距的確定。光電探測(cè)器類型，一般就采用光電三極管加比較電路處理，輸出為矩形脈沖型號(hào)，可以很好的與數(shù)字電路駁接。5.2 參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)要求：檢測(cè)絲杠轉(zhuǎn)角，步進(jìn)電機(jī)走一步，編碼器輸出不小于5個(gè)脈沖信號(hào)，確定主要參數(shù)。（1）、光源的類型型號(hào)確定 光源我們采用LED，LED的特點(diǎn)非常明顯：壽命長(zhǎng)、光效高、無輻射、低功耗。LED的光譜幾

23、乎全部集中在可見光頻段。這是采用普通光源不具有的優(yōu)勢(shì)。采用普通燈泡光源，為了使后續(xù)光電探測(cè)器的輸出信號(hào)足夠大，足夠分辨，燈泡是需要有一定的功率。然而這樣就帶來兩個(gè)問題：一是溫升問題，二是燈泡壽命問題。對(duì)于高精度測(cè)量來說，光柵的溫升會(huì)引起測(cè)量誤差；燈泡的壽命太短要經(jīng)常更換，也太麻煩。采用LED類型光源就可以避免這種問題的出現(xiàn)。 查找資料，選取一款來自深圳的LED光源，型號(hào)：SST-R-3528-85105-C-12。名稱：12V DC Non-waterproof rigid 3528 LED light bar (105LEDs/85cm)。下面為該款電源的參數(shù)：Description:12V

24、DC non-waterproof 3528 Rigid Light Bar（105LEDs/85cm)Item No.:SST-R-3528-85105-C-12Input Voltage:12VDCLED Type:3528 SMDBeam Angle120°LED Qty:105LEDs/pcWattageLED Spacing: 8mmMin. cutting unit3LEDsMin. cutting length25mmPCBAluminumDimension:L850xW8mmIP ratingNASeal methodNAInstallationfixing

25、 clipsPackage1pc/tube，50pcs/box（2）、準(zhǔn)直鏡參數(shù)準(zhǔn)直鏡的主要作用就是將光源的光束變成平行光，因此準(zhǔn)直鏡采用一般透鏡即可，考慮到安裝長(zhǎng)度，采用小焦距的透鏡比較合適。采用焦距f=10cm，直徑為25mm的透鏡可以很好的將光源的光線變成平行光。25mm的選擇是考慮到絲杠直徑為20mm。（3）、光柵副設(shè)計(jì) 光柵副包括主光柵以及指示光柵，零位光柵在實(shí)現(xiàn)原理很復(fù)雜：零位光柵測(cè)量系統(tǒng)是在增量式光柵測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型測(cè)量系統(tǒng)。增量式測(cè)量方法是采用“置0”來選擇工作原點(diǎn)的，它可以依據(jù)操作要求選在任一位置。零位光柵與普通光柵不同，它是一線紅復(fù)雜的柵線序列，是一種非等間隔和非等寬度的明暗相間的光柵。所以設(shè)計(jì)中就沒有設(shè)計(jì)零位光柵功能。 主光柵安裝在齒輪一端，因此選擇圓光柵。同時(shí)設(shè)計(jì)要求步進(jìn)電機(jī)每走一步編碼器至少輸出5個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)的步距角為b=0.9°脈沖