Розмір шрифту: 

При розробленні вимірювальних приладів останнім часом в якості двигунів для механічних переміщень використовують крокові двигуни [1], які працюють в режимі дискретних переміщень і не забезпечують плавного переміщення відповідних вузлів приладу. В приладі для вимірювання радіусу округлення різального інструменту [2] вимірювальний зразок закріплюється на предметному столику мікроскопа, який може переміщуватися в двох перпендикулярних напрямках поворотом мікрометричних гвинтів, до яких через муфти приєднані вали крокових двигунів. При кроці гвинтів 0,5 мм та двигунах мод. ПБМГ-200-265 (200 кроків на оберт) в режимі повного кроку отримуємо теоретичну дискретність переміщення в 2,5 мкм. Забезпечення меншої дискретності переміщення можливе за рахунок двигунів більш високої точності, які мають менщу дискретність кроку і максимально лінійні характеристики положення ротора, проте вартість таких двигунів на порядок вище. Більш дешевим рішенням є використання крокового двигуна в мікрокроковому режимі. Цей режим дозволяє зменшити дискретність кроку, проте враховуючи реальні параметри двигуна потрібна корекція струмів в кожній з обмоток двигуна.

Двигуни в приладі підключаємо за уніполярною схемою, що відрізняється більшою простотою в порівнянні з біполярною. При цьому втрачається крутний момент крокового двигуна, проте це допустимо за даних умов. Для уніполярної схеми було розроблено схему на польових транзисторах з керуванням через мікроконтролер серії STM32 з функцією широтно-імпульсної модуляції. Така схема дозволила налаштувати кожен мікрокрок окремо та досягти якомога вищої точності переміщень. Варто зазначити, що швидкість руху також має вплив на плавність переміщень. У випадку роботи з кроковими двигунами варто уникати резонансних швидкостей.

Для аналізу плавності і точності ходу предметного столика приладу до нього приєднувався датчик лінійних переміщень, підключений до АЦП, значення якого зберігалися на комп’ютері. Для компенсації зазору в гвинтовому з’єднанні мікрометричного гвинта на вісь переміщення встановлювалась додаткова пружина. При проведенні дослідження було зроблено серію вимірювань плавності ходу осі предметного столика з різними налаштуваннями кроку.

За отриманими даними обчислювалась величина G – непрямий показник плавності, який визначається як максимальна величина мікропереміщення в межах одного оберта. Для повнокрокового режиму отримали G = 2,99 мкм, для режиму поділу кроку на два - G = 2,02 мкм, що свідчить про те, що крок ділиться нерівномірно і це можна пояснити тим, що сума квадратів струмів на двох обмотках не дорівнює квадрату струму однієї обмотки. Скориставшись методом корегування струмів фаз змінювали значення струму в обмотках на півкроках. Для керування значеннями струму використовували широтно-імпульсну модуляцію із частотою значно більшою за частоту зміни кроків. Для комбінації струмів рівним 100% та 70,7% від номінального струму в обмотках на кожному півкроці зберігається постійною сума квадратів струмів, при цьому величина G зменшилась до 1,42 мкм. Використовуючи цей підхід для режиму поділу кроку на чотири вдалось досягти в цьому режимі значення G = 0,97 мкм.

Отже забезпечення високої точності та лінійності переміщень при використанні найбільш поширених крокових двигунів можна досягти за рахунок мікрокрокового режиму з відповідним корегуванням струмів фаз, що й було підтверджено експериментально.

автоматизація; різальна кромка; метод ощупування; плавність; кроковий двигун