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机场激光驱鸟器扫描系统设计及应用

作者: 时间:2013-05-18 来源:网络 收藏

3 各分系统设计
3.1 方位伺服系统、高低伺服系统设计
(1)方位扫描范围:-120°~+120°,所以无需采用回流环,可以节约生产成本。
(2)因激光经位于转台正下方的饥柜内扩束器,射入反射镜内,所以为使光束不受线缆的影响,采用双层壁的设计方法。
(3)轴承的选取:根据总体要求,主轴中心既要通过80~100mm光束,又要通过电缆,且电缆不允许干扰光束,同时需要承受轴向力和径向力,选取向心推力球轴承。
(4)传动方式:齿轮传动。
齿轮传动具有以下特点:
①效率高,在常用的机械传动中,以齿轮传动效率为最高,这对大功率传动有很大的经济意义;
②结构紧凑,比带、链传动所需的空间尺寸小;
③传动比稳定,传动比稳定往往是对传动性能的基本要求;
④工作可靠、寿命长。
根据实际结构尺寸要求,拟定Z1=17,Z2=403,减速比i为23.7。
(5)电机选取:驱动部分是利用电机产生的力矩和力,通过机械传动装置来驱动执行机构。控制性能优越,惯性小,启动力矩高,因此这类系统的动作灵敏,快速响应特性好,能迅速跟上控制信号的变化。
选取电机时,初步估计各运动构件相应的质量和转动,并把所有参与运动构件质量或转动都等效到电机主轴上。并把各构件所受的外力也同样等效到电机主轴上进行计算,动力学方程为:
c.JPG
式中:T——折算到电机主轴的
JM——电机主轴及同步运动件转动
J1——负载转动惯量;
j1——从电机主轴到负载的速比;
Tf1——摩擦
ω——电机角速度;
t——时间。
负载功率P的计算公式为:
P=ω1·T1 (2)
式中:T1——负载的
ω1——负载角速度;
估算出负载功率P。
以方位伺服系统为例计算,拟选方位电机BLM57050,具体参数见表1,电机转子惯量JM=0.011 9 Nm。
方位角加速度为57.3°/s2(1 rad//s2),摩擦力矩Tf1要求做到0.12Nm。
经计算J1=108.5g·m2,代入公式(1)中,
d.JPG
根据估算结果,进行校核:
①负载力矩T=0.32 Nm小于电机的额定转矩0.29 Nm;
②电机功率大于估算功率P=1.8 W;
③电机转速0.4 rpm小于电机的额定转速Nn;
④负载等效惯量限制在2.5倍的电机惯量之内。
经过校验,选定方位电机为BLM57050电动机,符合要求。同时,高低电机选为BLM57025。
根据实际要求,距离为1500m时光斑的步长为200mm。
伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。该电机带有标准1000线编码器,细分后达4000线,配以23.7倍减速器,其脉冲当量为(2π×1500/360)×(360/4000/23.7)=120mm200mm,精度足够高,完全符合技术要求。

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/159362.htm

e.JPG


(6)传感器的选择与设计
传感器是实现测量和控制的首要环节,是测量系统的关键部件。如果没有传感器对原始信号进行准确可靠地采样和转换,那么一切的测量和控制都将是不可靠的。因此要求所选传感器有高准确度和灵敏度,以保证仪表的测量和控制的可信度。
行程开关采用霍尔传感器,属非接触式传感器,稳定性好,工作安全、可靠。
安全开关采用机械行程开关,结构简单,功耗小,易于维修和校准,使用方便,工作安全、可靠。

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