基于电容传感器的大型工件圆度误差测量系统

轴类回转工件的圆度误差是衡量机床加工水平的重要指标.针对大直径轴类工件无法采用传统圆度仪进行圆度误差测量,介绍了三点法测量轴类回转工件圆度误差的理论基础、数学模型.采用非接触式电容传感器进行微位移测量,介绍了传感器结构与测量电路基本原理,搭建了适用于圆度误差测量基于电容传感器的硬件系统,应用虚拟仪器技术开发了可用于数据采集、线性校正、误差分离与评定的专用测试系统.最后进行了测试实验,通过对多次测量数据的分析评定测量系统的可靠性与精度.     

数控铣齿机主轴系统温度场有限元分析

热误差是影响机床加工精度的主要因素之一。主轴的热变形是机床总的热变形的重要组成部分。因此本文在分析数控铣齿机主轴热源的基础上,计算发热量,确定边界条件,并利用有限元软件abaqus建立主轴系统的温度场模型并进行了数字模拟仿真,为主轴系统的进一步热变形控制提供了基础。     

三维光栅位移测量系统的硬件设计与实现

为了检测机床刀具的三维位移、实时显示刀具的进刀量,提高工件的加工精度,研究并设计了一种基于光栅位移传感器的高精度三维光栅位移测量系统。分析了光栅位移传感器的测量原理,介绍了该系统的硬件设计,设计了光栅位移信号细分辨向电路、主控电路、显示电路及控制电路,制作了系统电路样板,搭建了实验系统并对系统进行了实验。实验结果表明:硬件电路工作正常,系统运行稳定、测量精准,可满足机床高精度测量的生产需求。     

基于螺管形差动变压器的非接触式扭矩传感器的研究

扭矩测量是传动线路中的重要内容之一,高精度、高稳定性的非接触式扭矩测量方法是当今各国机械量测量研究的热点之一,为此,提出了一种基于螺管形差动变压器的非接触式扭矩传感器的研究.系统介绍了该测量方法的原理与结构.经实验证实:该测量原理可行,所设计的扭矩传感器具有较好的线性度和一致性,重复精度0.5%.     

基于CDC技术的电容式水平位移传感器

对矿井井壁变形引起的水平位移进行测量,采用基于电容数字转换器(CDC)技术的芯片AD7745进行电容测量,设计了能够对水平位移进行非接触测量的电容式传感器和测量电极的结构,硬件上采用外壳屏蔽等措施提高抗干扰能力,软件上通过对AD7745内部可编程寄存器的合理设置实现高精度测量.实验结果表明:该传感器在量程为±10 mm时,可达到0.1 mm的测量精度.     

基于TLE5012B的多圈绝对角度传感器设计

多圈绝对角度传感器是机器人、汽车电子核心部件之一.TLE5012B角度传感器基于集成巨磁阻(iGMR)技术,可检测封装磁场表面360°的变化,实现角度的非接触式测量.提出了三齿轮机械结构与TLE5012B角度传感器相结合的分段函数算法,实现对转轴旋转位置高精度、大量程的非接触式检测,完成角度传感器检测量程与检测精度的解耦.实验证明:利用该机械结构的分段函数算法所设计的绝对角度传感器可以实现检测量程可调,检测精度达到0.5°.     

基于环形阵列扭矩传感器的高精度扭矩测量系统设计

针对极端恶劣环境下机械转轴扭矩动态测量所出现的精度不高的问题,结合环形空间阵列扭矩传感器原理与输出信号的特点,提出并设计了一种新颖高精度的非接触式扭矩测量系统框架.传感器信号在由S3 C2440 AL微处理器与ADS1274 A/D转换器实现采集后,着重讨论利用多重相关法来抑制系统噪声,并测量两路信号相位差,提高系统扭矩测量精度.实验结果证明:融人多重相关法的环形阵列扭矩传感器测量系统精度明显提高,且结构简单,能够在恶劣环境下稳定工作.     

基于电涡流位移传感器和虚拟仪器技术的微小位移测量

微小位移量的精确测量是测控工程技术中一个重要的课题.介绍一种针对具体工程的、基于电涡流位移传感器和虚拟仪器技术的微小位移测量方法.采用高精度电涡流位移传感器和虚拟仪器技术、合理设计测量机械机构和数据采集与处理系统,使计算机可以精确测量微小位移量,为准确分析数据结果提供了有利的先决条件,使测量系统精度大大提高.     

非接触式活塞环梯形角测量系统的设计与验证

活塞环梯形角是评价活塞环加工质量的关键参数,随着技术与工艺的进步,传统的接触式梯形角测量方案已不能满足现代的生产需求。分析接触式梯形角测量方案存在的问题,提出了基于光谱共焦位移传感器的非接触梯形角测量方案,并从传感器的选型、组合测量头的设计和夹紧机构的设计3个方面展现了全新的测量系统设计方案。通过对测量系统进行误差分析和可行性验证,证明了新的设计方案具有可行性,为研制新型非接触式活塞环梯形角测量仪提供了全新、有效的思路。     

基于STM32的数控机床主轴位置自动测量仪设计

数控机床主轴与尾台顶尖是否处于同一水平线决定了机床的加工精度,因此对机床主轴位置的偏移角度进行精密测量是极其必要的。介绍了由STM32F103RBT6主控电路、刀型探头式光栅传感器以及模拟机床主轴的标准测试棒组成的测量系统,详细叙述了系统的电路工作机理和相关机械结构设计。研究分析了传感器输出信号的处理过程,提出了基于光栅位移传感器的绝对零位修正和刀形探头的弹性机械结构快速接触到水平、垂直方向测量点的方法,提高了系统定位精度。测量结果表明,该仪器可应用于数控机床生产企业的实际测量,有效地提高了机床生产效率和生产质量。     

激光三角法在物面倾斜时的测量误差研究

相比传统的触针式测量,激光位移传感器因其高精度和非接触式测量的优点,在机械工程中已广泛使用。鉴于激光三角法的设计原理,当工件产生倾斜角时,激光位移传感器会产生误差。通过激光位移传感器、精密电移台、精密旋转台构建了实验测量系统,对测量数据使用Matlab进行分析,所用电移台的重复精度小于5μm,测得了不同倾斜角度下激光传感器的误差,用最小二乘法拟合进行了误差补偿。实验证明：误差标定后,激光传感器在测量倾斜物面时仍能保证高精度。     

电涡流位移传感器在微间隙测量中的特殊应用

针对封装后的试件内部微小装配间隙及在振动环境下间隙动态变化的测试需求,采用电涡流位移传感器进行非接触式间隙测量的解决方案,实现了静态微小间隙和动态位移响应的精确测量,并给出了试验测试实例.测试结果表明,该方法对工程应用中特殊结构间静态间隙及其动态响应测量有实际参考意义.     

航空发动机高压涡轮转子轴向位移径向测量技术研究

为解决航空发动机高压涡轮转子轴向位移测量难题,提出了一种轴向位移径向测量的方法。通过该方法,建立了轴向位移与径向测量参数的关系模型;研制了轴向位移专用校准装置并设计了轴向位移校准方法;构建了一套耐高温轴向位移径向测量系统,该系统采用耐高温测量探头,满足航空发动机整机测试环境和结构特点的测量要求;完成了测量系统整机试验验证,在地面试验过程中进行高压涡轮转子轴向位移测量,得到轴向位移随发动机转速的变化规律。     

卡尔曼滤波在桥梁健康监测系统中的应用研究

针对传统的桥梁位移测量方法的不足,提出了采用双轴加速度传感器进行桥梁位移测量的原理和方法,即利用双轴加速度传感器能同时敏感两个互相垂直的方向上的加速度,从而经过有效的信号处理可获得桥梁的振动位移;讨论了低频噪声对桥梁位移测量的影响;提出以卡尔曼滤波原理为基础的信号处理方法来提高测量精度,抑制噪声,并得到两个方向的位移信息;仿真结果表明了本滤波方法的有效性。     

基于线性补偿的测距传感器结构设计与参数优化

本文分析了传统的三角法结构和原理,传统的三角法测量虽然测量精度较高,但是测量范围小,为此引出了新的设计方案,推导出了测距方程表达式,并对其参数进行了优化,此结构与传统三角法结构相比,在不改变线阵CCD传感器尺寸的情况下,适当改变各参数的大小可大大提高测量范围。由于各参数之间的约束关系及三角法的结构造成在大量程测量时线性度与精度不断下降,因此提出了一种基于线性补偿的高精度测距方法,用最小二乘法思想对曲线拟合,经数值分析与线性补偿最后使物体位移与像点位移线性输出,降低了系统的误差。经理论分析,此方案是可行的,同时为实现高精度大位移的测量提供了参考的依据。     

基于角锥棱镜的激光干涉位移测量误差分析

基于光线矢量方法和角锥棱镜光学特性,推导角锥棱镜姿态角、直线运动自由度、余弦误差以及阿贝误差对激光干涉位移测量影响的数学表达式,并使用RENISHAW XL80激光干涉仪搭建测量光路,开展相关测量实验。结果表明：姿态角对干涉位移测量的影响通常不超过0.1um;当角锥存在直线自由度误差时,返回测量光束的光斑中心会产生与水平或垂直直线度方向一致的平移,但不会引入几何位移测量误差;推导给出角锥棱镜测量光束的回光偏移量与余弦误差之间的关系,阿贝误差与阿贝臂值和角锥棱镜偏摆角之间的关系。干涉位移测量实验表明,通过修正阿贝误差,可以有效提高位移测量精度。研究结果建立了基于角锥棱镜进行干涉位移测量的误差分析方法,为干涉位移测量的误差补偿提供依据。     

四轴非正交位移传感器电路的设计分析

针对压控型八电极静电悬浮支承系统位移测量难的特点,设计了一种四轴非正交位移传感器电路。分析了四轴非正交位移传感器的测量原理,给出了保证转子地电位的方法,分析了位移测量的系统灵敏度,设计出位移传感器电路,并给出一种从支承高电压中分离位移信号的电路。实验证明:该位移传感器可以准确检测出转子的偏移,提高测量精度,达到了设计要求,为八电极静电悬浮系统的测量提供了可靠的保证。     

基于LabVIEW的超声电机测试系统

针对现有的超声电机测试系统功能单一、电路复杂、价格昂贵等不足,基于LabVIEW虚拟仪器技术,开发出一种多功能的超声电机的测试系统.系统由计算机和超声电机驱动器实现对超声电机的控制,由激光位移传感器和高速的数据采集卡采集超声电机的位移信号,并通过微分后得到其速度值.利用该系统对直线超声电机的速度特性进行了测试,实验结果...     

基于激光干涉仪的角度测量技术

介绍了一种基于激光干涉技术的精密角度测量系统 ,该系统利用干涉仪在几何量测量中的干涉测量技术 ,以激光作为干涉光源 ,迈克尔逊干涉仪作为干涉测量装置 ,通过角度转换装置将角度量转换为可以反映干涉光路中光程差变化的线位移量 ,由此引起干涉条纹的变化 ,再通过相应电路对干涉条纹进行一系列处理 ,从而实现了对大转角的精密测量。与以往类似系统相比 ,该系统具有结构简单、误差恒定、测量精度高、测角范围大、易于数字化等特点     

基于PSD的转轴振动位移测量与分析

针对脉冲发电机转轴高速旋转时振动位移的测量工作,以一维位置敏感探测器(PSD)作为传感器,C8051F040为微处理器,设计了一种转轴振动位移测量装置,该装置采用串口与上位机通信,上位机操作界面采用VB进行设计,对采集数据进行显示和分析;介绍了测量原理,从硬件和软件方面讨论了系统构成,对实际测量信号进行了处理、计算和分析。实验测量表明:测试结果满足转轴振动位移测量要求。