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毕 业 论 文  论文题目：双坐标运动控制系统设计及实现 学科专业：机械工程及自动化 申请人： 指导老师： 摘 要 双坐标运动平台，也即X－Y工作台，是指能分别沿着X向和Y向移动的工作台。在经济型数控车床的加工系统、立体仓库中堆垛机的平面移动系统以及平面绘图仪的绘图系统等中，X－Y工作台都有着广泛的应用。 本文所设计的双坐标运动控制系统是一个典型的机电一体化系统。该系统是以微型计算机（PC）为平台、4轴步进电机运动控制卡PCI－7314为核心的开环运动控制系统，系统采用了步进电机及其驱动器作为执行装置。其控制原理是计算机通过控制软件对电机控制卡进行读写操作，向控制卡发送位置、速度以及加速度命令；然后由控制卡产生脉冲序列，输出到驱动器；驱动器则根据接受到的脉冲信号，产生脉冲驱动信号控制步进电机旋转；最后由电机带动丝杠驱动工作台运动。 本文采用LabVIEW作为控制步进电机的编程软件，实现了单轴的点位运动、连续运动以及双轴的直线插补运动控制，并提出了实现圆弧插补运动的思想。 关键词：X－Y工作台，开环运动控制，步进电机，运动控制卡，LabVIEW 目 录 第1章 绪论……………………………………………………………………1 1.1 课题背景介绍 ………………………………………………………1 1.2 设计任务说明 ………………………………………………………2 1.3 搭建双坐标运动控制系统所用的设备 ……………………………2 第2章 双坐标运动控制系统的总体设计……………………………………4 2.1 X-Y工作台控制系统简述及控制方案选择 ………………………4 2.2 开环运动控制系统的工作原理 ……………………………………6 第3章 双坐标运动控制系统的机械系统设计………………………………10 3.1 滚珠丝杠的选择 ……………………………………………………10 3.1.1 X向滚珠丝杠副的选择………………………………………10 3.1.2 Y方向滚珠丝杠副的选择……………………………………14 3.2 滚动直线导轨副的选择 ……………………………………………17 3.2.1 X向滚动直线导轨副选择……………………………………17 3.2.2 Y向滚动直线导轨副选择……………………………………18 3.3 X－Y工作台的定型 …………………………………………………19 第4章 系统执行装置的设计与选择…………………………………………21 4.1 步进电机的选择 ……………………………………………………22 4.1.1 X向步进电机的选择…………………………………………22 4.1.2 Y向步进电机的选择…………………………………………23 4.1.3 所选电机类型 ………………………………………………25 4.2 步进电机驱动器的选择 ……………………………………………26 4.2.1 步进电机驱动部分的组成 …………………………………26 4.2.2 步进电机驱动器的选择 ……………………………………27 4.2.3驱动器控制信号的设定………………………………………28 第5章 系统控制部分的设计及选择…………………………………………30 5.1 运动控制卡简述 ……………………………………………………30 5.2 基于运动控制卡的运动形式 ………………………………………32 5.2.1 单轴运动的基本形式 ………………………………………32 5.2.2 多轴运动的基本形式 ………………………………………32 5.3 运动控制卡的选择 …………………………………………………33 第6章 基于LabVIEW的运动控制的实现……………………………………35 6.1 虚拟仪器技术简介 …………………………………………………35 6.1.1 虚拟仪器的概念 ……………………………………………35 6.1.2 LabVIEW的简介及组成………………………………………36 6.1.3 LabVIEW的应用………………………………………………37 6.2 基于LabVIEW的运动控制的实现 …………………………………38 6.2.1 LabVIEW在运动控制方面的应用……………………………38 6.2.2 基于LabVIEW对单轴运动控制的实现………………………39 6.2.3 基于LabVIEW对双轴运动控制的实现………………………43 第7章 总结……………………………………………………………………51 参考文献 ………………………………………………………………………53