機場激光驅(qū)鳥器掃描系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用
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3 各分系統(tǒng)設(shè)計
3．1 方位伺服系統(tǒng)、高低伺服系統(tǒng)設(shè)計
(1)方位掃描范圍：-120°～+120°，所以無需采用回流環(huán)，可以節(jié)約生產(chǎn)成本。
(2)因激光經(jīng)位于轉(zhuǎn)臺正下方的饑柜內(nèi)擴束器，射入反射鏡內(nèi)，所以為使光束不受線纜的影響，采用雙層壁的設(shè)計方法。
(3)軸承的選?。焊鶕?jù)總體要求，主軸中心既要通過80～100mm光束，又要通過電纜，且電纜不允許干擾光束，同時需要承受軸向力和徑向力，選取向心推力球軸承。
(4)傳動方式：齒輪傳動。
齒輪傳動具有以下特點：
①效率高，在常用的機械傳動中，以齒輪傳動效率為最高，這對大功率傳動有很大的經(jīng)濟意義；
②結(jié)構(gòu)緊湊，比帶、鏈傳動所需的空間尺寸??；
③傳動比穩(wěn)定，傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求；
④工作可靠、壽命長。
根據(jù)實際結(jié)構(gòu)尺寸要求，擬定Z1=17，Z2=403，減速比i為23．7。
(5)電機選?。候?qū)動部分是利用電機產(chǎn)生的力矩和力，通過機械傳動裝置來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。直流電機控制性能優(yōu)越，慣性小，啟動力矩高，因此這類系統(tǒng)的動作靈敏，快速響應(yīng)特性好，能迅速跟上控制信號的變化。
選取電機時，初步估計各運動構(gòu)件相應(yīng)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量，并把所有參與運動構(gòu)件質(zhì)量或轉(zhuǎn)動慣量都等效到電機主軸上。并把各構(gòu)件所受的外力也同樣等效到電機主軸上進(jìn)行計算，動力學(xué)方程為：
式中：T——折算到電機主軸的轉(zhuǎn)矩；
JM——電機主軸及同步運動件轉(zhuǎn)動慣量；
J1——負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量；
j1——從電機主軸到負(fù)載的速比；
Tf1——摩擦轉(zhuǎn)矩；
ω——電機角速度；
t——時間。
負(fù)載功率P的計算公式為：
P=ω1·T1 (2)
式中：T1——負(fù)載的轉(zhuǎn)矩；
ω1——負(fù)載角速度；
估算出負(fù)載功率P。
以方位伺服系統(tǒng)為例計算，擬選方位電機BLM57050，具體參數(shù)見表1，電機轉(zhuǎn)子慣量JM=0．011 9 Nm。
方位角加速度為57．3°／s2(1 rad／／s2)，摩擦力矩Tf1要求做到0．12Nm。
經(jīng)計算J1=108．5g·m2，代入公式(1)中，
根據(jù)估算結(jié)果，進(jìn)行校核：
①負(fù)載力矩T=0．32 Nm小于電機的額定轉(zhuǎn)矩0．29 Nm；
②電機功率大于估算功率P=1．8 W；
③電機轉(zhuǎn)速0．4 rpm小于電機的額定轉(zhuǎn)速Nn；
④負(fù)載等效慣量限制在2．5倍的電機慣量之內(nèi)。
經(jīng)過校驗，選定方位電機為BLM57050電動機，符合要求。同時，高低電機選為BLM57025。
根據(jù)實際要求，距離為1500m時光斑的步長為200mm。
伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。該電機帶有標(biāo)準(zhǔn)1000線編碼器，細(xì)分后達(dá)4000線，配以23．7倍減速器，其脈沖當(dāng)量為(2π×1500／360)×(360／4000／23．7)=120mm200mm，精度足夠高，完全符合技術(shù)要求。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/159362.htm
(6)傳感器的選擇與設(shè)計
傳感器是實現(xiàn)測量和控制的首要環(huán)節(jié)，是測量系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。如果沒有傳感器對原始信號進(jìn)行準(zhǔn)確可靠地采樣和轉(zhuǎn)換，那么一切的測量和控制都將是不可靠的。因此要求所選傳感器有高準(zhǔn)確度和靈敏度，以保證儀表的測量和控制的可信度。
行程開關(guān)采用霍爾傳感器，屬非接觸式傳感器，穩(wěn)定性好，工作安全、可靠。
安全開關(guān)采用機械行程開關(guān)，結(jié)構(gòu)簡單，功耗小，易于維修和校準(zhǔn)，使用方便，工作安全、可靠。
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