[发明专利]带有直线编码器的闭环步进模组系统及其控制方法

权利要求书

1.一种带有直线编码器的闭环步进模组系统，包括电机驱动器(9)和电机控制器(10)、电机安装支架及底座(4)以及分别安装在电机安装支架及底座(4)上的步进电机(1)、丝杆(2)、螺母(3)、导轨(5)和负载滑块(6)，所述的电机控制器(10)通过电机驱动器(9)与步进电机(1)连接，所述的步进电机(1)通过丝杆(2)与螺母(3)传动连接，所述的螺母(3)带动负载滑块(6)在导轨(5)运动，其特征在于，所述的系统还包括直线编码器磁条(7)和直线编码器模块(8)，所述的直线编码器磁条(7)安装在电机安装支架及底座(4)的外壳内侧壁上，所述的直线编码器模块(8)与直线编码器磁条(7)相对设置并与螺母(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种带有直线编码器的闭环步进模组系统，其特征在于，所述的电机安装支架及底座(4)的外壳内侧壁上设有用于直线编码器磁条(7)安装的沟槽(11)。

3.根据权利要求2所述的一种带有直线编码器的闭环步进模组系统，其特征在于，由所述的沟槽(11)定位的直线编码器磁条(7)的中心与编码器模块(8)中心距离小于0.3mm。

4.根据权利要求1所述的一种带有直线编码器的闭环步进模组系统，其特征在于，所述的系统还包括编码器安装端块(12)，所述的直线编码器模块(8)嵌入编码器安装端块(12)内，所述的编码器安装端块(12)通过螺丁与螺母(3)连接。

5.根据权利要求1所述的一种带有直线编码器的闭环步进模组系统，其特征在于，所述的丝杆(2)为梯形丝杆或者滚珠丝杆；所述的螺母(3)为梯形螺母或者滚珠螺母。

6.根据权利要求1所述的一种带有直线编码器的闭环步进模组系统，其特征在于，所述的直线编码器模块(8)采用磁性直线传感器芯片，其内部由霍尔元件阵列构成。

7.根据权利要求1所述的一种带有直线编码器的闭环步进模组系统，其特征在于，所述的直线编码器磁条(7)的安装底座为铝材或其他不导磁材料制作而成的底座；所述的直线编码器模块(8)的安装底座为铝材或其他不导磁材料制作而成的底座。

8.根据权利要求1所述的一种带有直线编码器的闭环步进模组系统，其特征在于，所述的直线编码器磁条(7)和直线编码器模块(8)之间的间隙变化范围为0.02～0.2mm，所述的直线编码器磁条(7)的安装底座平面度小于0.15，所述的直线编码器磁条(7)和直线编码器模块(8)之间的间隙公差小于+/-0.1mm。

9.一种用于权利要求1所述的带有直线编码器的闭环步进模组系统的控制方法，其特征在于，该方法在系统直线运动的过程中，直线编码器模块(8)通过感应直线编码器磁条(7)的磁场信号，从而将实时的位置信息反馈给电机控制器(10)或者电机驱动器(9)，电机控制器(10)或者电机驱动器(9)根据直线编码器模块(8)反馈的位置信号，形成闭环控制，其中闭环控制范围包括速度环和位置环。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的闭环控制算法采用PD或PID控制算法，并在PD或PID控制算法中加入死区控制，且死区参数通过前期的测量来得到最为匹配系统的死区参数。