基于FPGA和ARM的位移测量仪设计

光栅尺作为位移传感元件被广泛应用在光学精密测量机器和高精度的数控机床上.介绍一种采用FPGA的光栅尺位移测量仪的设计方法,通过FPGA对2个光栅传感器输出的信号分别进行细分辨向和计数,再使用ARM LPC2132对计数信号进行处理,能可靠对x-y工作台在x和y方向上的位移分别进行测量.该仪器的分辨率为0.5 μm,精度可优于±1μm.此外,所研制的位移测量仪工作可靠,结构简单,易于调试和扩展.     

基于步进电机的机床进给系统运动控制研究

为了以最短的时间使步进电机加速到最高运行频率,在转矩最大处升到高一级频率,以获得最大加速度,提出了基于光栅尺信号反馈的闭环控制方法.使用结果表明:换相时刻由增量式光栅尺的反馈信号决定,避免了复杂的计算,提高了系统的灵活性;硬件采用微处理器控制一片运动控制芯片的方式,使控制电路简单,可扩展性好,可广泛应用于机床的数控化改造中.     

激光微加工系统中运动控制的实现

在自行研制的激光微加工系统中,激光光源固定,待加工工件置于X-Y移动平台上,驱动平台运动带动工件运动,利用光束与工件的相对运动加工出各种图形.X-Y移动平台运动控制的核心是控制器,控制器通过串行通讯接口与PC机串行通讯,接收PC机下载的加工轨迹文件和运动控制命令,以步进电机作为执行机构、以光栅尺作为反馈部件构成闭环控制系统.以光栅尺测量为标准,系统的位置控制误差小于2μm.     

继电器局部循环控制电路的改进

提出了继电器局部循环控制时额外循环信号的隔离方法。在时间控制局部循环次数时,可以增大最大的循环次数;在计数控制局部循环次数时,可以减少计数器的计数值。从而简化了控制电路,降低了成本,提高了工作可靠性,扩大了应用范围。     

FPGA在运动控制系统中的应用

在我们研制的激光微加工闭环控制系统中,光栅尺作为位置传感器,其分辨率决定控制系统的精度.由于光栅尺分辨率为4μm很难满足系统的要求,因此设计了基于FPGA光栅尺处理电路,实现了四细分、辨向和可逆计数,使分辨率达到1μm,提高了运动控制系统的精度.     

基于GAL22V10的光栅尺接口模块

通过设计一光栅尺接口模块实现X-Y-Z轴光栅信号的细分、辨向、位移测量,并利用接口电路把位移信号传到上位机.采用此接口模块避免了直接由CPU来处理光栅尺信号而过多占用CPU软硬件资源.在接口电路设计中使用GAL22V10进行I/O端口控制和地址译码.     

数控检测系统原理与维修

本文介绍数控检测系统的种类。重点分析了光栅检测系统的原理。读数头把工作台的位移量,由光栅尺把光信号转换成莫尔条纹移动量,再通过光电转换元件,把光强信号转换成与光强成比例的电信号,然后由放大电路、整形电路、倍频鉴向以及计数电路处理,最终记录下工作台的位移量。     

一台超精密数控车床光栅尺故障的分析及排除

一台超精密车床同时发生X、Z轴光栅尺故障报警。在查找光栅尺故障的过程中,从检查光栅尺开始,逐渐扩展到光栅尺信号的传输通道,最终找出了报警信号比较电路的故障点。购买新接收器芯片替换掉原来的芯片后,排除了光栅尺故障。     

台超精密数控车床光栅尺故障的分析及排除

一台超精密车床同时发生X、 Z轴光栅尺故障报警。在查找光栅尺故障的过程中，从检查光栅尺开始，逐渐扩展到光栅尺信号的传输通道，最终找出了报警信号比较电路的故障点。购买新接收器芯片替换掉原来的芯片后，排除了光栅尺故障。     

数据采集系统中光栅尺信号处理方法的研究

本文详细分析了数据采集卡对光栅尺信号的采集处理的全过程，并给出提高其精度的四种不同的鉴相倍频方法。     

一种并联平台位姿的测量方法

提出了一种新型的基于超声波测距原理的并联平台位姿高精度测量方法，以Stewart型平台为例，介绍了通过三角形法实现运动平台三维定位及运动学建模的方法，并给出了基于测量模型的平台位姿的表达式。     

A surface topography model for automated surface finishing

This paper presents a 3-D surface topography model that has been developed to analyze and represent the spectrum of components of surface topography ranging over shape, waviness and roughness in a way suitable for generating macro- and micro-level automated surface finishing commands. Results of 3-D surface topography analysis such as comparison of desired and actual surface topography must be combinable with surface finishing processes in ways that permit the generation and output of commands, thereby causing the actual surface topography to converge towards a desired surface topography.An efficient filter, 3-D motif filter, with optimal cut-off length has been developed for roughness elements first, and then extended to waviness elements.A neutral surface shape method approximation for the machined surface shape has been proposed. Surface shape error is then eliminated as the deviation of the approximated neutral surface shape and the design surface shape.After the motif filtering, a B-spline fitting is used to represent the surface topography data within each 3-D motif cell after surface shape regeneration. The data reduction technique in 3-D motif filter methods has been shown significantly by reducing a great amount of inspection data to several elements and each element is suitable for use in surface finishing control. Some limitations of the 3-D motif filter method are discussed by the selection of different machined lay direction. The use of the developed 3-D surface topography model on automated surface finishing processes was performed on a platform constituting a 3-axis CNC machining center, inspection probe and a electrical grinder installed on the spindle housing of CNC machining center. Experimental results from an automated surface finishing system (ASFS) with in-process surface topography acquisition for mold and die finishing have shown the optimistic use of the developed surface topography model for industrial applications.     

基于微分平坦的磁悬浮移动平台控制研究

由于磁悬浮移动平台具有强非线性，目前各类智能算法只能对磁悬浮移动平台进行定位移动，并不能使磁悬浮移动平台的动子沿着期望轨迹到达预定位置。为了解决磁悬浮移动平台动子的轨迹跟踪及其精准性等问题，将微分平坦理论与磁悬浮移动平台控制相结合。磁悬浮移动平台系统是微分平坦系统，而微分平坦理论具有特殊性，可以将强非线性系统转化为线性系统后进行控制。搭建磁悬浮移动平台的数学模型，在MATLAB/Simulink中进行仿真。结果表明：微分平坦控制的磁悬浮移动平台能够使其动子按照期望轨迹进行运动，且精度更高、跟踪性更强，具有实用性。     

基于DSP的移动机器人运动控制系统

研发了一种移动机器人,该机器人包含双电机驱动的底盘系统和具有2自由度摆臂、2自由度头部的机器人本体;采用DSP芯片为核心控制芯片,实现了移动机器人的运动控制。文中详细讨论了机器人运动控制系统的总体框架结构及软、硬件,研究了所采用的控制方法、软件结构等,重点介绍了运动控制系统的主程序、芯片初始化和端口应用、中断程序,并通过实验证实了所研制的DSP控制的移动机器人能够满足运动控制要求。     

轨道式焊接机器人的虚拟样机设计与仿真

针对受损的水轮机叶片等具有空间复杂曲面结构,在其安装位置直接进行修复工作,设计了一种基于移动平台的焊接机器人虚拟样机。为确定焊枪末端与机器人6个关节之间的运动关系,建立虚拟样机DH坐标系,借助Matlab软件得到运动学方程正、逆解。将在Solid Works软件中建立的焊接机器人三维模型,导入ADAMS仿真软件进行运动学分析。仿真结果表明:机器人在狭窄空间启动时,由滑动、转动关节运动引起的焊枪末端空间位移变化小,速度、加速度曲线变化平缓,无任何突变,证明了该虚拟样机设计的有效性,满足基坑内的焊接工作要求。     

基于跟踪微分器的移动机器人轨迹规划与跟踪控制研究北大核心

针对移动机器人的轨迹规划和轨迹跟踪控制问题,提出一种加速度和速度约束情况下,通过贝塞尔曲线拟合参考轨迹,再利用跟踪微分器规划平滑速度的轨迹规划新方法;基于Backstepping方法,建立机器人位姿误差方程并进行控制器的设计,同时分析了控制参数对轨迹跟踪性能的影响;将轨迹规划方法和控制算法结合,并在仿真平台和移动机器人实物平台上进行实验验证。实验结果验证了轨迹规划算法和控制器的可靠性及有效性,相比于未进行速度规划、速度不连续和滑模控制等方法,提出的方法控制平稳且有效减少了位姿误差。     

机器人移动平台二次调节电液驱动及智能控制系统的设计

将二次调节静液传动技术应用到大负载机器人移动平台中,设计了移动平台二次调节电液驱动系统的3种结构。采用智能防倾覆技术、基于CAN总线的通信和控制技术、路径规划及主动避障技术、多传感器信息融合技术等,设计了移动平台的智能控制系统,可实现移动平台的自主控制、自主导航和自主定位,及能量的回收与再利用,减少了移动平台的装机功率。该移动平台适合在野外高速、大负载的工况下工作,承载大、牵引能力强。     

铒微合金化铝合金的研究进展

微合金化是提高铝合金性能的重要途径,控制微量元素的种类和含量,充分发挥微量元素的作用是当前铝合金研究的主要方向之一。大量研究表明:廉价的Er能够起到有效的微合金化作用,Er元素在铝合金中可形成纳米级Al3Er强化相,并可通过与Zr复合作用形成Al3(ZrxEr1-x)复合相,比Al3Sc相具有更好的热稳定性,从而可以改善铝合金组织,大幅度提高铝合金的强度或塑性、明显抑制铝合金的再结晶以提高其耐热性,改善其综合性能。本文作者针对微合金化元素Er在铝合金中析出Al3Er相及Al3(ZrxEr1-x)复合相的过程及其对合金组织和性能的影响机理,以及Er微合金化在几类工业合金体系中的作用,介绍含铒铝合金的最新研究进展。     

核电站蒸汽发生器传热管涡流信号的有限元仿真

为研究核电站蒸汽发生器传热管缺陷与涡流阻抗信号的关系,以通用有限元分析软件ANSYS为支持平台开发了涡流信号仿真程序,界面友好,使用方便,用户只要输入相应参数,即可获得计算结果。蒸汽发生器传热管标准人工缺陷的涡流信号的仿真结果与实测结果吻合良好。     

基于单片机的轮式机器人控制系统

设计了一种基于单片机的轮式机器人导航控制系统，介绍了系统的工作原理和结构。运行试验表明，导航控制系统工作稳定可靠，满足轮式机器人的运行要求。