[实用新型]机电一体化系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及高校实验教学领域，特别是涉及一种机电一体化创新系统。可广泛应用于高校创新实验教学。

背景技术

机电一体化是机械和微电子技术紧密集合的一门学科，充分发挥了机械技术、微电子技术和信息技术的各自的长处和特点，促进机械产品的更新换代。机电一体化系统主要由机械主体、传感器、信息处理和执行机构等部分组成。较高级的系统不但有硬件，而且还有相应的软件,利用软件技术可以实现硬件难以实现的功能,使机械系统增加柔性。典型的机电一体化系统有数控机床、工业机器人等。

随着我国产业结构正由生产型向制造型转变，并朝研究型、创新型方向进行延伸，以自主创新标志着国家战略重要转型;同时随着以电子技术和计算机应用技术为代表的科学技术的飞速发展，机电一体化技术在现实中越来越多的应用。为了使学生熟练掌握机电一体化知识，理论与实践相结合，培养学生具备设计开发和熟练应用机电一体化产品，大多院校建立了数控机床及工业机器人组成机电一体化的实验实训平台。学生通过机电一体理论知识的学习，在实际操作数控机床和机器人，来深入掌握机电一体化产品的使用，但没有一个开放式的平台，来供学生自学独立开发出新的机电一体化产品，学生只能达到对机电一体化产品的应用阶段，要进行独立开发新的产品显得举步维艰。数控机床和机器人高度集成化，价格昂贵，学生难以去熟练掌握他们各个模块的工作原理和特性以及各个模块之间的转换。

目前机电一体实训中心多采用数控机床作为研究平台，学生通过实际操作机床，学会机床的使用和应用编程，数控机床的工作原理及模块功能特性只能通过指导老师讲解，不能通过切身使用来更加熟练掌握，对机械机构与电气控制如何组合控制只能停留在理论，对机器整体构造不能熟练掌握，只能达到产品应用的阶段，学生难以更好的开发出新的机电一体化产品。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机电一体化创新系统，该实验建设方案平台采用模块化设计结构，具有直线运动和转动两种方式，通过各种机械和控制组合，以PC（个人计算机）+开放式运动控制器为平台，通过开发各种控制软件为学生提供一个开放性的，创新性的和可参与性强的实验平台，让学生全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术，帮助学生从系统整体角度去认识系统各组成部分，从而掌握机电控制系统的组成、功能及控制原理。可以促进学生在机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术等方面的学习,并对电机驱动及控制技术、控制系统的设计与应用、计算机网络通信技术和现场总线技术、高级语言编程等技能得到实际的训练，激发学生的学习兴趣，使学生的机电系统的设计、装配、调试能力均能得到综合提高。

一种机电一体化系统，包括运动控制器、电控系统、机构平台和开放式控制软件系统；

运动控制器包括运动控制卡，运动控制卡安装在计算机系统中，用于接收开放式控制软件发出的指令和接收机构平台的编码器反馈的运动量，并进行预处理，再发出运动控制量；

电控系统，包括电源模块、变频器、接线端子板及电机驱动器，电源模块为各个电气元件供电，接线端子板连接运动控制卡和电机驱动器及变频器，电机驱动器根据运动控制卡的运动命令发出运动控制脉冲信号，驱动对应的伺服电机做相应运动量的运动，变频器接收运动控制卡的控制信号，发出控制脉冲信号，驱动连接主轴的伺服电机以给定转动速度转动；

机构平台包括直线运动模块、转动模块以及气动手指，直线运动模块上配有交流伺服电机和编码器，交流伺服电机实现直线导轨传动，编码器时时检测运动量，并反馈给电机驱动器，电机驱动器再回传给运动控制卡，形成闭环控制；转动模块通过连接套件连接在直线运动模块上，配用伺服电机和编码器；转动模块的输出端与气动手指连接，气动手指上配有电磁阀，运动控制卡控制电磁阀的开启与控制气动手指的张开与闭合；

开放式控制软件系统安装在计算机中。

作为本实用新型的进一步改进， 所述电控系统集成在电控柜中。

作为本实用新型的进一步改进，所述机构平台集成在机械本体上。

作为本实用新型的进一步改进，转动模块的输出端为法兰盘，法兰盘与气动手指连接，将转动传动传递给气动手指，使气动手指进行360度任何角度的自由转动。

作为本实用新型的进一步改进，连接组件及直线模块和转动模块均采用标准化连接设计。

本实用新型专利与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本实用新型电气控制系统均集成在控制柜，可扩充性强。

本实用新型有直线运动模块和转动模块，气动手指，具备机电系统的多种控制形式。