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研究生:林咸甫
研究生(外文):Sian-Fu Lin
論文名稱:自動檢測裝置驅動系統之開發
論文名稱(外文):Development the driver system of Auto-Detection Device
指導教授:蘇國嵐
指導教授(外文):Kuo-Lan Su
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:量測技術X-Y軸平台定位控制精密儀器
外文關鍵詞:XY-axis platformPositioning controlMeasurement techniquesPrecision instruments
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本論文旨在開發步進馬達驅動系統與氣壓控制系統,用以控制XYZ三軸之平台。在硬體電路設計方面,主要採用盛群公司所生產的HT46系列之八位元單晶片作為控制核心,平面X與Y軸之傳動系統以使用步進馬達為主,並針對機械傳動系統之負荷慣量加以分析,探討如何找出步進馬達較為理想的速度控制,以及步進馬達與整體機械架構的設計所能在平面上移動之最短間距,並利用感測器與平台極限位置之偵測電路,定位出平台之有效平面座標,以利控制平面線性運動之準確定位。
為使此三軸平台的控制功能性能更加完善,同時以氣壓閥元件作為Z軸升降之動力來源,並探討氣壓控制系統應用於檢驗平台中的可行性。同樣為了讓整體系統在操作上能更加靈活運用,本文設計一組人機操控介面,以及六種不同操控程序,讓使用者透過I2C傳輸介面,以有線方式將動作命令或搖桿模組操作介面之移動訊號發送至各個控制電路上。
The thesis developed a stepper motor driver system and pressure control system to be applied in the three axes control platform. In the hardware circuit design, the Holtek company production HT46 Series 8-bit Single-Chip has been used as the controller of the platform. The drive system is based on step motors, and integrated mechanical device to tune adequate control speed of each step motor. The controller programmed the shortest displacement to control each step motor, and acquired the signals of the IR sensors to decide the limit positions of X axis and Y axis.
For this three-axis platform control functions, we programmed movements of the Z axis using a pneumatic valve to get the more perfect performance. The thesis also designed the human-machine interface (HMI) in order to monitor the overall system. Users can operate six different functions on the human-machine interface to the controller transmitted the controlled command to each circuits through the I2C interface or control the platform using wired joystick module.
中文摘要 ........................................... i
Abstract ............................................. ii
誌謝................................................. iii
目錄................................................. iv
表目錄............................................ vii
圖目錄........................................... viii
第一章 緒論.............................. 1
1.1 相關文獻及遠景.............. 1
1.2 研究動機與目的.............. 2
1.3 論文架構.......................... 3
第二章 系統架構...................... 4
2.1 整體架構.......................... 4
2.2 裝置平台架構.................. 6
2.2.1 步進馬達................... 9
2.2.2 滾珠螺桿與線性滑軌................... 11
2.2.3 氣壓缸與電磁閥................... 14
2.3 系統負荷慣量與動力分析................... 17
第三章 硬體架構.................... 21
3.1 平台控制系統架構........ 21
3.2 主控制系統.................... 23
3.2.1 EEPROM儲存記憶體................... 23
3.2.2 LCD模組................... 25
3.2.3 鍵盤模組................... 27
3.2.4 搖桿模組................... 29
3.3 平台運動控制板................... 30
3.3.1 光耦合元件................... 32
3.3.2 步進馬達驅動器................... 33
3.3.3 平台保護電路................... 34
3.4 氣動控制系統................... 36
3.5 位移回授電路................... 39
3.6 電力系統之設計................... 41
第四章 程式架構................... 46
4.1 HOLTEK微控制器................... 46
4.2 I2C之設計與資料傳輸格式................... 48
4.3 主控制系統程序規劃................... 55
4.3.1 微步進控制模式................... 55
4.3.2 遙控操作模式................... 58
4.3.3 座標定位................... 60
4.3.4 Z軸測試................... 62
4.3.5 原點校正功能................... 64
4.3.6 定點精準度測試................... 65
4.4 運動控制程序規劃................... 67
4.4.1 步進馬達之定速控制................... 67
4.4.2 X-Y軸位移運算................... 69
4.5 氣動控制程序規劃................... 71
第五章 實驗方法與結果................... 72
5.1 介面操作說明................... 72
5.2 氣壓缸偵測實驗................... 73
5.3 微步進位移實驗................... 75
5.4 遙控操作實驗................... 76
5.5 座標設定實驗................... 78
5.6 定點精度實驗................... 82
第六章 結論與未來展望................... 88
參考文獻................... 89
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