平面物体二维尺寸检测系统设计+CAD图纸(3)
本系统的驱动控制系统主要由工控机、电机驱动器、移动工作台（X,Y,Z)、镜头、图像传感器、图像采集卡、输送带，电机等组成。驱动控制系统如图2.2所示。
图2.2 驱动控制系统
3 检测装置X-Y-Z向机械结构分析设计
3.1 X向运动结构设计
3.1.1 结构方案的确定
X向运动机械结构需要实现直线运动，而实现直线运动，需要两个基本条件：驱动部件和导向部件。驱动部件提供机构直线运动所需要的动力，导向部件则保证机构在确定的方向运动并提供足够的运动精度和支撑刚度。
驱动部件选择电机驱动，但一般电机输出的是回转运动，不是大多数情况下所需的直线运动，需要有一种机构将电机输出的扭矩转换为负载运动所需要的直线牵引力，将电机输出的往复回转运动转换为所需要的负载往复直线运动。电机的回转输出具备启动、停止、方向和速度控制的特点，将电机作为直线运动系统的驱动部件与其结合在一起，能将电机输出的回转运动高精度地转换为所需的直线运动，并能实现多点停留和无级调速的特殊直线运动。
常用的运动转换机构有：滚珠丝杠机构、同步带/同步带轮、齿轮/齿条。而在本设计中，考虑到结构，传动精度和平稳性等问题，采用滚珠丝杠机构。滚珠丝杠机构可以实现多点停留，根据需要在工作行程中任意点停留。同时也可以实现无级调速，灵活地改变运动速度。通过采用标准化的滚珠丝杠机构，同时结合采用直线轴承、直线导轨等标准导向部件，可以实现各种多功能、高精度的直线运动系统，大大简化设备的复杂程度，同时也降低设计与制造成本。[10]
综上，X机械系统部件主要包括导轨副、丝杠螺母副、伺服电动机、支撑座。电机通过联轴器带动丝杠转动，丝杠两端由支撑座支撑，丝杠上的螺母和螺母座与直线导轨的滑块和托板固定，从而实现直线运动。机械结构简图如图3.1所示。
图3.1 X向机械结构简图
3.1.2 导轨的选型计算及校核
按导轨上移动部件的重量来进行估计，包括直线电机、图像传感器、镜头、照明光源、托板，估计重量约为50KN。预设工作行程600mm，每分钟往复运动次数 =0.4次/min,额定寿命12000h。根据工作要求，X向托板上需要安装镜头，所以采用导轨安装方式是挂壁式使用且匀速运动。
(1)负载大小的计算式：
预设 =80mm ， =75mm , =10mm , =150mm
根据上述计算可知，最大工作载荷发生滑块1上，该滑块承受最大工作负载，所以该滑块的额定寿命就是整个机构的额定寿命，只需要对该滑块的额定寿命进行计算及校核即可。
查询THK_LM直线导轨选型目录，初选直线导轨副型号为RSR9KM，其基本额定动载荷C=1.47KN，基本额定静载荷 =2.25KN。
（2） 静安全系数计算及校核
对于各种规格的直线导轨机构，虽然制造商都提供了额定静载荷 及允许静力矩 ，但考虑到振动、冲击或启动、停止时因为惯性力产生的过载，在实际选用时，还必须具有足够的安全余量。这种安全余量用静安全系数来表示，大小为滑块额定静载荷与滑块实际承受的最大工作载荷之比，或滑块允许静力矩与滑块实际承受 的负载力矩之比：
（3.5）
其中， ——静安全系数；
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