機(jī)場(chǎng)激光驅(qū)鳥器掃描系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用
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3 各分系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3．1 方位伺服系統(tǒng)、高低伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(1)方位掃描范圍：-120°～+120°，所以無(wú)需采用回流環(huán)，可以節(jié)約生產(chǎn)成本。
(2)因激光經(jīng)位于轉(zhuǎn)臺(tái)正下方的饑柜內(nèi)擴(kuò)束器，射入反射鏡內(nèi)，所以為使光束不受線纜的影響，采用雙層壁的設(shè)計(jì)方法。
(3)軸承的選?。焊鶕?jù)總體要求，主軸中心既要通過(guò)80～100mm光束，又要通過(guò)電纜，且電纜不允許干擾光束，同時(shí)需要承受軸向力和徑向力，選取向心推力球軸承。
(4)傳動(dòng)方式：齒輪傳動(dòng)。
齒輪傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)：
①效率高，在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)效率為最高，這對(duì)大功率傳動(dòng)有很大的經(jīng)濟(jì)意義；
②結(jié)構(gòu)緊湊，比帶、鏈傳動(dòng)所需的空間尺寸??；
③傳動(dòng)比穩(wěn)定，傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求；
④工作可靠、壽命長(zhǎng)。
根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸要求，擬定Z1=17，Z2=403，減速比i為23．7。
(5)電機(jī)選?。候?qū)動(dòng)部分是利用電機(jī)產(chǎn)生的力矩和力，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。直流電機(jī)控制性能優(yōu)越，慣性小，啟動(dòng)力矩高，因此這類系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，快速響應(yīng)特性好，能迅速跟上控制信號(hào)的變化。
選取電機(jī)時(shí)，初步估計(jì)各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件相應(yīng)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并把所有參與運(yùn)動(dòng)構(gòu)件質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都等效到電機(jī)主軸上。并把各構(gòu)件所受的外力也同樣等效到電機(jī)主軸上進(jìn)行計(jì)算，動(dòng)力學(xué)方程為：
式中：T——折算到電機(jī)主軸的轉(zhuǎn)矩；
JM——電機(jī)主軸及同步運(yùn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；
J1——負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；
j1——從電機(jī)主軸到負(fù)載的速比；
Tf1——摩擦轉(zhuǎn)矩；
ω——電機(jī)角速度；
t——時(shí)間。
負(fù)載功率P的計(jì)算公式為：
P=ω1·T1 (2)
式中：T1——負(fù)載的轉(zhuǎn)矩；
ω1——負(fù)載角速度；
估算出負(fù)載功率P。
以方位伺服系統(tǒng)為例計(jì)算，擬選方位電機(jī)BLM57050，具體參數(shù)見表1，電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量JM=0．011 9 Nm。
方位角加速度為57．3°／s2(1 rad／／s2)，摩擦力矩Tf1要求做到0．12Nm。
經(jīng)計(jì)算J1=108．5g·m2，代入公式(1)中，
根據(jù)估算結(jié)果，進(jìn)行校核：
①負(fù)載力矩T=0．32 Nm小于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩0．29 Nm；
②電機(jī)功率大于估算功率P=1．8 W；
③電機(jī)轉(zhuǎn)速0．4 rpm小于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速Nn；
④負(fù)載等效慣量限制在2．5倍的電機(jī)慣量之內(nèi)。
經(jīng)過(guò)校驗(yàn)，選定方位電機(jī)為BLM57050電動(dòng)機(jī)，符合要求。同時(shí)，高低電機(jī)選為BLM57025。
根據(jù)實(shí)際要求，距離為1500m時(shí)光斑的步長(zhǎng)為200mm。
伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。該電機(jī)帶有標(biāo)準(zhǔn)1000線編碼器，細(xì)分后達(dá)4000線，配以23．7倍減速器，其脈沖當(dāng)量為(2π×1500／360)×(360／4000／23．7)=120mm200mm，精度足夠高，完全符合技術(shù)要求。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/159362.htm
(6)傳感器的選擇與設(shè)計(jì)
傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量和控制的首要環(huán)節(jié)，是測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。如果沒有傳感器對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠地采樣和轉(zhuǎn)換，那么一切的測(cè)量和控制都將是不可靠的。因此要求所選傳感器有高準(zhǔn)確度和靈敏度，以保證儀表的測(cè)量和控制的可信度。
行程開關(guān)采用霍爾傳感器，屬非接觸式傳感器，穩(wěn)定性好，工作安全、可靠。
安全開關(guān)采用機(jī)械行程開關(guān)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功耗小，易于維修和校準(zhǔn)，使用方便，工作安全、可靠。
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評(píng)論