血管介入操作力觉标定模块设计

设计了一种应用于血管介入操作的力觉标定模块,该模块能够检测导丝导管所受到的轴向阻力和周向扭矩。 首先,通过机械结构将轴向阻力和周向扭矩作用于模块中的压力传感器;其次,通过检测电路对压力传感器产生的力觉信号进行采集,并使用卡尔曼滤波等法进行信号处理;最后,通过设计搭建的实验平台进行标定实验。 结果表明,该力觉标定模块能够很好地检测力觉信息。     

移动式刀具失效巡检系统

为了实现面向产线的柔性化智能刀具失效检测，设计了一种移动式刀具失效巡检系统。通过系统需求分析，针对性地进行了图像采集模块和换刀模块结构设计；通过耦合去噪模块和分类模块，训练了刀具故障诊断模型；通过对机床电流等信号进行分析，实现了失效在线诊断，并与在位检测相结合，解决了检测实时性不足的问题。经过实验验证，移动式刀具失效巡检在实际数控加工过程中进行原位巡检时无错误诊断发生。     

发动机缸盖振动信号采集系统设计

基于LabVIEW图形化编程语言,实现了发动机缸盖表面振动信号采集系统的设计,该系统包括信号采集调理模块和LabVIEW虚拟仪器处理模块两部分。信号采集调理模块主要实现对采集到的传感器信号进行放大、滤波等信号调理,并把调理后的信号通过DAQ板卡输入计算机;LabVIEW虚拟仪器处理模块实现对DAQ板卡的驱动支持及通过驱动程序对板卡进行合理设置并对输入计算机的信号进行虚拟处理。     

输送带纵向撕裂故障检测系统信号采集器的研究

提出一种输送带纵向撕裂故障检测系统信号采集器的设计方案。该信号采集器包括线阵CMOS传感器模块、信号采集控制模块和数据处理传输模块。采用线阵CMOS传感器ELIS-1024设计了CMOS传感器模块;采用XC3S500E芯片设计了信号采集控制模块,采用VHDL语言编写FPGA程序;采用TMS320C6748芯片设计了数据处理传输模块。搭建了输送带纵向撕裂故障检测系统信号采集器的实验平台,并进行了实验。结果表明:该信号采集器能够实现对线阵CMOS传感器信号的采集、存储和处理,并通过以太网传输到上位机的功能,具有采集信号质量好、可靠性高、组网方便等优点。     

基于智能控制的汽车防撞系统研制

采用单片机作为核心控制元件,对超声波传感器和红外传感器采集回来的信号滤波和分析计算;再转换成控制信号,经过放大驱动变换成可以控制电机转速的模拟信号控制汽车防撞以防追尾.其中采集的超声波信号经过核心电路、电源控制模块、检测反馈模块、电机驱动模块和液晶显示模块等模块,完成了对车距的检测;红外传感器采集和反馈的信号主要是车速的控制,防止车与车之间发生碰撞.同时,对车速智能控制系统进行了性能指标分析、可靠性设计、电路兼容性设计,并最终完成了整个电路的设计.试验结果表明,该装置性能可靠,分辨率高,控制准确,有效防止了车与车的相撞,保护了驾驶员的人身安全.     

动态力信号采集系统的软件滤波

对动态力信号采集系统实际测得的在铣加工时铣刀所受到的力信号进行了研究,分析了力信号中噪声的特点,提出了一种将限幅滤波和卡尔曼滤波两种滤波方法结合起来,并在原有算法的基础上进行适当改动后再进行信号处理的方法.通过静载荷和动栽荷试验的结果表明,这种滤波方法很好地降低了抖动和噪声的影响,提高了输出信号的信噪比,滤波效果理想,能够满足采集系统的滤波要求.     

轮对多通道图像采集触发技术研究

车辆轮对磨耗参数的检测,对保证车辆安全运行具有重要作用。针对动态检测图像采集过程中,运动车辆轮对的定位与图像采集问题,研制了适用于轮对在线检测环境的多通道图像采集触发系统。通过对所选择的车辆检测传感器性能研究,对检出信号进行了优化处理,减小了传感器检测环节引入的误差;通过采用多传感器组实现了对不同运行速度轮对进行速度检测并设计了触发控制核心电路板来实现对多路信号的集中处理;控制软件根据检测结果调整相机拍摄时间,捕捉到达设计位置的轮对图像;利用单片机自有定时中断模块设计了较高精度的软、硬件计时功能。实验及研究结果表明,该多通道图像采集触发系统运行稳定,重复性实验中的触发延时误差小于0.001 s,图像采集的效果与精度达到设计要求。     

三线圈电感式磨粒传感器的检测电路

润滑油中磨粒反映了机械运行状态的大量信息,所以对磨粒进行检测具有很重要的工程应用价值。依据润滑油中磨粒与电感线圈之间耦合关系,设计了一种三线圈电感式磨粒在线监测传感器。根据传感器测量原理,该检测电路设计主要包括调幅调相驱动电路、前置放大电路、精密整流电路和后级滤波放大电路。实验结果表明:该检测电路结合后续NI信号采集模块与LabVIEW数据处理,对铁磁磨粒的分辨率达到100μm.     

基于小波变换与均值滤波的渐进成形力信号处理研究

成形力是渐进成形过程的重要参数。在渐进成形力的检测过程中,针对渐进成形力信号中含有脉冲干扰、白噪声等混合噪声的问题,提出了将小波变换与均值滤波相结合的去噪方法。描述了基于小波变换与均值滤波相结合的算法步骤,针对成形力信号对小波阈值去噪参数选取进行了研究,并通过实验对比说明了新方法的可靠性与有效性。     

基于协同滤波的太阳能路灯控制系统设计

设计了一种基于系统滤波的太阳能路灯控制系统,具有外部检测模块和太阳能板追光模块。首先控制外部检测模块来进行外部数据的采集;其次使用协同滤波算法把外部检测数据传送给控制器,控制器通过处理这些数据,传送给电机,最终实现太阳能板追光效果,提高了太阳能转化为电能的效率;最后对滤波器使用不同的参数来实现外部光线的测量效果。通过测试表明:该系统可以完整完成实验目的,具有实用意义。     

Development of a precision indentation and scratching system with a tool force and displacement control module

This article presents a tip-based micropatterning system with a precision device for measuring the machine force and the tool path. The machine force is obtained by a tool control module with a leaf spring and a capacitive displacement sensor. It is controlled to provide a force that ranges from 80 microN to 8 N. The force sensing unit, which is part of the module, is mounted on a PZT (PbZrTi) driven in-feed motion stage with a resolution of 1 nm. The work piece is set on an X-Y motion stage, and the position can be controlled with a tool path accuracy of 5 nm. Micropatterning and precision indentation experiments were performed, while the machined surfaces were examined by atomic force microscopy. From these results, the feasibility of the system for precise force-displacement control was verified for application in tip-based precision machining.     

Fabrication of robot head module using contact-resistance force sensor for human-robot interaction and its evaluation

This paper presents a design of a robot head module with touch sensing algorithms that can simultaneously detect contact force and location. The module is constructed with a hemisphere and three sensor-units that are fabricated using contact-resistance force sensors. The surface-part is designed with the hemisphere that measures 300 mm in diameter and 150 mm in height. Placed at the bottom of the robot head module are three sensor-units fabricated using a simple screen printing technique. The contact force and the location of the model are evaluated through the calibration setup. The experiment showed that the calculated contact positions almost coincided with the applied load points as the contact location changed with a location error of about ±8.67 mm. The force responses of the module were evaluated at two points under loading and unloading conditions from 0 N to 5 N. The robot head module showed almost the same force responses at the two points.     

原子力显微镜微悬臂梁品质因数的数字调控技术的研究

为了提高轻敲模式原子力显微镜的微悬臂梁的低品质因数，在分析品质因数调控技术原理的基础上，设计了基于DSP的品质因数数字调控系统。该系统结构简单，操作方便，智能性和实时性好，能够比较精确地调控微悬臂梁振动的品质因数。通过对比液体中微悬臂梁振动的频谱以及蛋白质分子的成像实验证明，该数字调控电路能够提高微悬臂梁的力灵敏度，非常适合用于对软样品的检测。     

结构寿命指针技术

寿命指针技术是实施全寿命安全保障,提高结构安全性的一种途径。寿命指针技术通过实时测量传感器的输出,获取结构表面所受载荷,利用寿命预测模型来预测和分析结构剩余寿命和安全程度。基于现场总线和数字信号处理器,研制了寿命指针单元,并提出了远程寿命监测系统的实现结构。寿命指针单元用于区域的结构寿命监测,并可组成适合大型结构的分布式寿命监测网络,及远程监测。     

Note: vibration reduction control of an atomic force microscope using an additional cantilever

Since an atomic force microscope is used to measure sub-nanometer level precision, it is sensitive to external vibration. If the vibration can be measured by using an additional sensor, we can obtain the vibration-free signal by subtracting the vibration signal from the signal containing the vibration. To achieve a highly effective vibration rejection ratio, it is important to decide where to locate the additional sensor. This is because the vibration measured at the sensing position should have the same phase as that of the vibration in the signal. Vibration reduction control using this electrical sensing method is verified through time domain analysis and topology images of a standard grid sample.     

基于电磁超声技术的高强度螺栓轴力测量仪

基于电磁超声技术,研制了一款手持式高强度螺栓轴力测量仪,具有非接触、无需打磨、无需耦合剂和实时测量的特点.设计了可同时激发横波和纵波的电磁超声探头,实现了双波法轴力测量,能够解决在役螺栓长度未知的问题;设计了基于FP GA的高频大功率脉冲发射模块和低噪声信号调理模块,实现了电磁超声探头的激励与超声信号的接收;设计了基于...     

动压气浮马达轴承间隙测量设备

动压气浮陀螺马达轴承间隙尺寸是决定其运转性能的重要指标。为提高轴承间隙测量的精度和自动化程度,并实现快速批量测量,研制了一台动压气浮陀螺马达轴承间隙自动测量设备。采用外部加力方式,使转子体与定子产生相对位移,从而将内部气膜间隙转化为外部微位移。设备整体结构采用模块化设计理念,包括夹持模块、自动施力模块和位移测量模块。夹持摸块实现被测动压马达定子在两轴端的固定,采用柔性支撑方式有利于保护被测件和保证施加力的平顺性;自动施力模块主要由三维精密位移平台集成三轴测力传感器构成,测量时转子体与力传感器通过夹指连接,位移平台使转子体与定子产生相对位移,三轴测力传感器则实现施加力的精确控制和定子的调中心控制;测量模块由二维精密位移平台集成双电感测头构成,基于相对测量原理实现微小位移测量。实验表明:设备测量精度在0.3μm以内。该设备可以实现外力的可控连续加载,适用于批量测量。     

高精度外圆磨床磨削力测量系统研制

针对高精度外圆磨床磨削力的传统测量方法低效、精确度低等不足,研制了一套高效准确的磨削力实时测量系统。双向测力顶尖、数据采集卡以及NI信号调理模块构成的硬件系统,配合LabVIEW图形化编程软件实现磨削力实时数据采集;测力传感器切向分力与法向分力之间的干扰方程的建立及解耦算法的应用减小了两向之间的相互干扰,达到预期目标。     

一种无线式六维力传感器的研制

针对旋翼系统在旋转状态下的多个维度的力和力矩信息采集的应用背景,设计了一种带有数据无线发送功能的六维力传感器.建立了传感器弹性体的有限元分析模型,确定了应变片的粘贴位置.通过合理的组桥电路设计,将六个维度的力和力矩以电压信号的方式反馈出来,并设计了相应的信号处理电路使其满足A/D采集模块的范围电压.最后将整个硬件电路以...