天平刚度对测力系统输出结果影响的研究

测力系统(FMS)在脉冲燃烧风洞中试验时,天平刚度会对其输出结果产生重要影响。为研究该问题,首先对测力系统进行了简化,并给出了相应的动力学方程;其次,对不同刚度的测力系统(FMS-A、FMS-B和FMS-C)进行了虚拟标定和模态分析,获得了两者的刚度矩阵和模态参数;第三,对FMS-A、FMS-B和FMS-C进行了瞬态仿真分析,获得了相应的动态输出。计算结果表明,惯性补偿前,测力系统均值测量精度普遍高于93%,惯性补偿后均值测量精度超过99.8%,但相同加载时测力系统均值输出结果相差很小,证明天平刚度对测力系统均值测量精度的影响较小。同时,瞬时输出结果与输入载荷基本一致,FMS-A轴向力、法向力和俯仰力矩瞬时测量精度分别高于85.1 %、80.1 %和 68.4 %,FMS-B各分量瞬时测量精度分别高于85.9 %、83.5 %和69.9 %,FMS-C各分量瞬时测量精度分别高于85.9 %、89 %和74.6 %,结果表明在一定范围内,测力系统瞬时测量精度随着天平刚度的增大而提高。     

基于EtherCAT总线的六维力传感器在线解耦技术

为了克服传统六维力传感器数据采集模块体积大、精度低、缺乏数据处理功能的弊端，设计了一种体积小、精度高、实时性高、采集速度快、采集处理一体化的基于EtherCAT总线的六维力传感器数据采集模块.为了减小六维力传感器的维间耦合，开发了遗传算法优化的神经网络来对实验数据进行离线训练.利用多重随机操作来提高算法的泛化性能，并将训练好的参数移植到微控制器中进行在线解耦.通过单维和六维力传感器加载实验，表明模块可在1 ms之内完成数据的采集及处理；解耦后相对误差在0.85%以下，相对于最小二乘法解耦矩阵计算得到的精度提高了37.1%.     

捷联惯导误差分析与误差补偿

通过误差分析,讨论了各种误差源对捷联惯导系统的影响.根据惯导系统精度要求,确定了惯性测量元件最大允许误差,从而为选择合理的传感器确定了理论依据.这些传感器组成的惯性测量元件需要经过标定实验来确定系统误差补偿模型中的系数.误差补偿后,通过均匀设计法得到系统精度,满足了精度要求.     

改进的单特征点机器人手眼自标定方法

针对手眼标定过程要求机器人运动次数过多的缺点,提出了一种改进的单特征点手眼自标定方法.引入手眼关系矩阵的解耦运算,分别标定手眼旋转矩阵和平移向量.运算过程无需计算特征点位置,操作过程仅需机器人末端有5次以上平移运动和2次以上旋转运动.实验与误差分析结果表明,所提方法满足工业机器人手眼视觉测量的需求.     

捷联惯性组合在舰标定技术研究

文章研究了捷联惯性组合的在舰标定问题。对于陀螺仪提出以姿态误差角作为观测量,采用系统级标定法进行标定。在标定过程中将舰载主惯导给出的导航坐标系角速率ωnin引入到捷联惯性组合的姿态更新,实现了姿态误差与速度误差和位置误差的解耦,避免了由于所列状态量过多而造成的矩阵维数过大的问题。对于加速度计提出以舰载主惯导对比力矢量的测量值作为参考量,以捷联惯性组合对该矢量的测量误差作为观测量对其进行标定。计算机仿真结果表明,文中给出的方法可以有效地完成捷联惯性组合在舰标定,且标定精度较高,具有较强的实际意义。     

损耗测量装置的压电陶瓷线性化设计实现

为了减小测量装置的谐振法测量中由压电陶瓷引入的损耗误差,采用对压电陶瓷驱动信号补偿的办法进行线性化.谐振法测量中需要使用压电陶瓷驱动扫频激光实现损耗检测,压电陶瓷形变非线性会导致模间距T产生误差,损耗值与模间距T成反比,损耗计算中会出现误差,因此压电陶瓷驱动信号需要经过线性化处理,减小在任何位置出的模中的模间距T的误差.实验结果表明:对压电陶瓷进行线性化,使接收到的功率谱信号模间距T的误差从±275(10%)降低至±50(2%),降低了损耗测量误差.     

基于标准杆的双目视觉传感器标定技术研究

目前制造业对大范围精密测量技术要求越来越高,为了克服传统双目立体视觉标定过程中测量场难实现、标定精度低等缺点,提出了一种较灵活的基于一维标准杆的双目视觉传感器的标定方法。该方法首先利用正方形模板和带有四个特征点的标准杆实现主点和畸变的标定,然后在测量场多次摆放标准杆,由两摄像机拍摄标准杆图像,利用标准杆上对应特征点之间的约束以及基本矩阵估计双目视觉传感器其余参数,最后光束法平差进行整体优化,消除累积误差。仿真实验和真实实验结果均表明该方法适用于大视场双目视觉传感器的标定,操作简单、标定效率高。     

基于灵敏度变化机理的双传感器称重系统在位标定方法

称重系统传感器安装完成后,会由于传感器安装面的形位误差使得传感器受力面不一定水平,对于所承受的重力或出现偏载,灵敏度系数安装前后不再相同,一般需在位标定后方可使用。对于双传感器系统,由于各传感器安装情况不同,灵敏度系数不仅安装前后不同,而且彼此也不相同;另一方面,由于标定时加载重心位置有一定随机性,不能保证两传感器的平均受力,因而加载重量未知。偏载和加载位置随机性相互作用,使得双传感器系统灵敏度系数标定变得困难。目前常用方法是在处理电路上附加电位器等元件,通过改变原信号放大倍数使各路灵敏度相同,然后再加载标准重量完成标定。该方法需改变原电路,可能带来未知的影响,而且对于集成型的处理电路难以实现。针对上述问题,首先建立了传感器受力模型,通过受力分析明确偏载和重心位置变化对灵敏度系数的影响机理,推导了灵敏度标定算法,将双传感器系统灵敏度系数分解为耦合系数和转换系数两部分,标定时用同一标准重物在不同位置加载两次,即可完成在位标定,解决了双传感器系统灵敏度系数的标定问题,保证偏载情况下系统的测量精度。经实验验证,该方法不改变原测量电路和机械结构,标定后系统误差小于0.03%。     

车体双轴倾角传感器的标定

为了消除由双轴倾角传感器基准面加工误差、电子元器件的焊接误差、电路板的安装误差和标定过程不规范所带来的传感单元敏感轴与标定平台的旋转轴之间的平行误差,在MEMS倾角传感器的测量原理基础上,分析了双轴倾角传感器标定过程中误差的来源并建立了标定误差的数学模型.根据该误差模型对测量数据进行了模拟,分析模拟结果并提出了有效的软件实时修正的标定方法,弥补了传统标定方法的不足.对采取该修正方法前后的数据进行比较,实验结果表明传感器输出数据误差减小了1个数量级以上.文中方法可明显提高双轴倾角传感器的标定精度.     

高层建筑风响应及等效静态风荷载的研究

从悬臂梁振动理论出发,讨论了高层建筑风响应的计算以及在风洞中利用高频天平测量高层建筑风荷载的原理,并进一步分析讨论了沿建筑物高度分布的平均风力、脉动风力、风致振动惯性力以及建筑结构设计所需要的等效静态风荷载的确定问题,指出了所提方法的局限性和应用范围,可为高层建筑结构设计中的风荷载确定提供参考.分析结果表明,求沿高层建筑高度分布的等效静态风荷载的方法适用于顺风向风力,在应用于横风向风力时由于涡脱落力的影响有理论误差.     

Novel Design Method of COG Measurement System Via Supporting Reaction Method

Center of gravity(COG) is an important parameter of projectiles and rockets, for which supporting reaction method(or support reaction method) is an important COG measurement method. Based on this supporting reaction method a novel design method is proposed to determine the key design parameters of the COG measurement system. The method can quantitatively analyze the influence of the design parameters on the COG accuracy, in the measurement system designed with supporting reaction method. Using the principle of static balance, the error propagation theory, and the system accuracy analysis method, the equal-range required sensor precision(RSP) surface and non-equal-range required sensor pair precision(RSPP) adapted surface are adopted. The influence of random errors(like sensor accuracy and distance calibration accuracy) is analyzed. The selection strategy of equal-range and non-equal-range sensors is chosen, and then the recommended calibration accuracy values are obtained. For the quality detection accuracy of ±0.6 kg and the axial COG detection accuracy of ±1.5 mm, the RSP surface is drawn by the proposed method, and the force sensor with ±0.23 kg detection accuracy is selected. The experimental verification meets the accuracy requirements and verifies the effectiveness of the proposed design method for the system parameters of the COG measurement equipment.     

压电致动式圆片驱动装置结构分析与设计

根据压电致动的工作原理,建立了圆片微驱动装置的压电复合层薄板的机电耦合力学模型;应用弹性薄板的小挠度弯曲理论,推导出圆形压电复合层薄板的弹性曲面微分方程,提出由逆压电效应引起的平面应变可以等效为作用在压电复合层薄板上的横向荷载的设计方法;指出等效横向荷载取决于平行板电容器的边缘电场分布.推导了压电复合层薄板中性面的表达式.在求电场的超越方程数值解的基础上,建立了微驱动装置的有限元结构模型,并对某微泵驱动装置进行了计算仿真,得到令人满意的结果.     

基于聚苯胺/聚乙烯醇水凝胶的柔性传感器信号解耦算法研究

结合双网络聚苯胺/聚乙烯醇复合水凝胶(PANI/PVA)各向异性的特性,设计了一种"三明治"夹层式结构的柔性传感器,主要用于管道内复杂受力情况的复合测量.并利用有限元软件验证了传感器对三维空间受力的可测性,搭建了标定试验台.因柔性传感器存在个性化参数差异及受力维间耦合等特性,在标定平台上采集了500组数据,涵盖了多方向...     

Research on an inertial piezoelectric actuator for a micro in-pipe robot

In general, a micro robot system includes a microactuator, micro sensor, energy supply, and control sys-tem. At present, the research on a micro actuator inChina is basal in a laboratory phase, which lacks astrict analysis in theory. Hence, it should first besolved for the design on a micro actuator or micro robotthat the drive principiumof micro actuator is researchedand the dynamical equation is established. In this pa-per, a newkind of inertial piezoelectric actuator is pro-posed. The driv…     

一种水下灵巧手指端力测量方法的研究

为了实现水下灵巧手对物体安全的抓取和准确确定其在手指上的位置,需开发一种能同时测量出力的大小和位置的传感器,而且该传感器适应水下作业环境.文中采用水压力补偿技术,建立了基于圆筒式测力结构的水下灵巧手末端指节的结构模型.对该结构的测力原理进行理论分析,验证该结构的合理性并推导出测量原理方程.对末端指节进行标定实验,计算出标定矩阵.采用ATMEGA微控制器建立测量系统,在陆上和浅水环境中对该指节的力感知能力进行测试,结果显示在水下和陆上的测量结果一致,且测试精度满足目前水下灵巧手研究的要求.     

新型六维腕力传感器

设计了一种新型六维腕力传感器采用有限单元法对六维腕力传感器的十字梁弹性体进行结构静力学分析,论述了该机械结构的合理性,确定了应变片黏贴的最佳位置,通过合理的应变片电桥的组桥将各维力/力矩信号转化为电压输出设计放大电路对六维电压信号进行放大,最后通过试验标定装置对此六维腕力传感器进行标定.     

圆柱齿轮齿面接触线法向刚阵与齿向载荷分布的研究

提出了分析轮齿刚度和齿面接触线载荷分布的新方法─—齿面接触线法向刚阵法，建立了齿面接触线上节点力与法向变形的关系．加入相应的变形协调条件和静力平衡条件，精确简便地作了多对齿同时啮合状态下载荷沿齿面接触线分布的分析计算．并用有限元方法编制了计算载荷分布的专用软件，给出了分析计算实例，绘制出考虑多齿对啮合、刚度差异以及边界效应时，载荷沿齿面接触线的分布曲线．该方法抛弃了平面假设并与实际载荷分布相适应，计算结果具有较高的精度和可靠度．     

光纤光栅传感网络对桥桩结构的健康检测

基于对实验桥墩应变点分布的有限元法分析,设计了相适应的光纤Bragg光栅(FBG)传感网络。传感网络根据土层结构分10层布置,每层包括8个FBG应变传感器和1个温度补偿器。对桥墩进行自平衡静载荷实验,分12次完成,每次加载2350kN并持续2h,FBG传感网络实时监测不同载荷下桥墩桩结构的应变分布。监测结果表明:与传统的载荷-位移(Q-S)曲线方法相比,FBG传感网络在桥墩承载实验中能全程反映整体桩结构的变化,实现对桥梁的健康安全检测。