电磁型平面微电机及其制作工艺

为得到一种尺寸小、输出力矩大、转速高的直流可调速微电机,提出了一种利用微机械加工工艺制作微电机的方法。定子和转子都做成平面结构,定子线圈采用了平面型、无槽式集中绕组;线圈之间采用了三相星形连接方式,采用了微机械LIGA工艺和硅微机械加工工艺;转子采用钕铁硼永磁材料,进行轴向充磁,成辐射状间隔分布。装配时转子分布于定子两侧,不但减小了电机尺寸,还有利于定子的散热。把装配完毕的微电机接通三相半控控制电路对其转速和力矩进行了测试,测试结果表明,电机运转平稳,输出力矩大。     

高精度微马达力矩动态测量装置的设计

本文提出了一种新的微马达输出力矩动态测试方法 ,设计了非接触、高精度的微马达力矩动态测量装置 ,同时给出了该装置的实际测量结果     

基于高速摄影动态测试微陀螺振动

针对微机电系统(MEMS)特征尺寸小,常用的动态测试方法和系统还有一定的缺点等问题,本文在介绍MEMS常见的三种动态测试方法的基础上,给出了一种基于高速摄影的微陀螺振动动态测试系统。介绍了系统的硬件架构和软件功能。在动态测试的关键算法上,应用Otsu算法对图像进行分割,使用感兴趣区域(ROI)和不变矩方法得到振动曲线,通过幅频分析得到微机械陀螺的振动特性。实验结果表明:使用这种方法测量振幅的精度达到了0.1 μm;频域测量的重复性和一致性也较好。这种动态测试方法稳定可靠、精度高、抗干扰能力强,可以极大地减少计算量,提高系统运行速度。     

起重机械制动器惯性试验系统及制动力矩测试方法

通过分析起重机械制动器惯性试验台工作原理,建立制动性能参数测试系统,并对常用制动力矩测试方法进行理论探讨,比较分析了各种测试方法、测试范围和精度之间的相互联系。     

基于LabWindows/CVl的陀螺轴系摩擦力矩测试仪的研究与设计

轴系摩擦力矩是影响陀螺轴承系统精度和可靠性的主导因素.为解决轴承组件在成对轴承安装过程中出现的摩擦力矩无法测试验证等问题,设计了一种陀螺轴系摩擦力矩测试仪.采用力矩平衡的测量原理实现了陀螺轴系的摩擦力矩测量.使用精密驱动系统、精密测量系统和定标校准系统,在计算机Windows操作平台下的LabWindows/CVI开发软件上进行编制,实现数据采集和处理.测试实验结果表明,陀螺轴系摩擦力矩测试系统通过长时间稳定性测试的最大差值小于0.01mN＆#183;m,满足了高精度、高可靠性、快速测量的要求.     

大型精密测量设备的微振研究

微振对精密测量设备的测量精度有很大的影响。文中针对一种大型精密测量设备进行微振研究。依据惯性测量原理,对运行中的设备进行微振测试。根据微振测试结果得出设备的谐振点、启停的振荡时长、微振的位移振幅以及不同微振源对精度的影响程度等,并给出解决谐振问题的具体措施。微振研究结果对同类产品的设计具有指导意义。     

主动补偿式超低干扰力矩气浮转台的设计

由于微纳卫星反作用飞轮的输出力矩与气浮转台的干扰力矩属于同一量级,故无法直接采用气浮转台实现微纳卫星姿态动力学仿真及姿控系统的地面试验验证。为了解决这一问题,设计并研制了主动补偿式超低干扰力矩气浮转台。对气浮转台的干扰力矩进行分析,提出了3种减小干扰力矩的方法:通过优化设计,降低了黏滞阻尼力矩;通过配置斜向节流孔,并单独供气,产生大小可调的主动涡流以抵消气浮轴承的固有涡流,从而降低涡流力矩;利用气浮轴承的摆动特性实现高精度平衡调节,减弱了重力诱导力矩。最后,设计了微小力矩测量装置,测量了剩余干扰力矩并基于测试结果来指导涡流力矩和重力诱导力矩补偿过程。测试结果显示:气浮转台实现的干扰力矩小于5×10-5 Nm,小于反作用飞轮的最小输出1×10-4 Nm,满足微纳卫星姿态动力学及控制的地面验证需求。     

大尺寸带翼飞行器质心测量新方法

现有的大尺寸带翼飞行器质心测试方法在精度和效率上无法兼顾。 针对该问题,提出了一种质心测量新方法,并研制 了一套质量质心测试系统。 该系统采用激光跟踪仪用于得到测量设备坐标系与产品坐标系的转换关系,解决了现有的小角度 翻转法的原理弊端,从根本上提高了测量精度。 本方法的优势在于进行产品测量时候只需测量一组产品关键点及测试设备参 考点坐标,相对于现有的坐标定位-称重法,提高了测量效率。 仿真结果表明,倾斜角度为 15°时,质心测量标准不确定度低于 1. 91 mm,实验结果表明,相对于传统方法,采用本方法测得质心误差减小了 1 / 3 左右。     

折射率自动测试中的误差

高精度、宽光谱自动折射仪是采用垂直底边入射,对称折射的方法,对等边三棱镜样品的三个顶角进行封闭测量,以提高测试精度。本文对光束平行度,准直光与底边垂直度、样品加工角度差、测角精度、瞄准精度等诸因素所产生的误差进行了分析及计算。给出了折射率的测试不准确度。在可见及近红外光谱区:△N≤±3×10^-6。文中还对该测试方法与最小偏向角方法进行了比较,并以实测数据证明了两种方法具有同样的测试精度。     

固定节流孔流量特性测试系统的误差分析

为了测量固定节流孔的流量特性,该文根据国际标准ISO6358-2013设计了固定节流孔流量特性测试系统。测试系统的正确性和准确性会影响气动元件流量特性参数的测量。该文通过对测试系统的测试方法误差、传感器误差等进行分析计算,并将试验结果与仿真分析结果进行对比,验证此测试系统设计合理,测量精度满足使用要求。目前,该测试系统已成功测量出多组不同型号固定节流孔的流量特性参数。     

Modeling and Analysis of a Micromotor with an Electrostatically Levitated Rotor

The modeling and evaluation of a prototype rotary micromotor where the annular rotor is supported electrostatically in five degrees of freedom is presented in order to study the behavior of this levitated micromotor and further optimize the device geometry. The analytical torque model is obtained based on the principle of a planar variable-capacitance electrostatic motor while the viscous damping caused by air film between the stator and rotor is derived using laminar Couette flow model.Simulation results of the closed-loop drive motor, based on the developed dynamic model after eliminating mechanical friction torque via electrostatic suspension, are presented. The effects of the high-voltage drive, required for rotation of the rotor, on overload capacity and suspension stiffness of the electrostatic bearing system are also analytically evaluated in an effort to determine allowable drive voltage and attainable rotor speed in operation. The analytical results show that maximum speed of the micromotor is limited mainly by viscous drag torque and stiffness of the bearing system. Therefore, it is expected to operate the device in vacuum so as to increase the rotor speed significantly, especially for those electrostatically levitated micromotors to be used as an angular rate micro-gyroscope.     

Design and analysis of millimeters-scale omnidirectional mobile microrobot for microfactories

An omnidirectional mobile microrobot with a 9 mm × 8 mm × 8 mm size is introduced. The microrobot is driven by three electromagnetic micromotors with 2 mm diameter, two of which are for linear movement and the third one for steering. Dynamics is analyzed to present the relationship between the micromotor torque and the dual-wheel structure size as well as the frictions. Experiment results show that the microrobot payload ability can satisfy the requirements of conveying tasks in microfactories.     

毫米级全方位微机器人结构设计与控制对运动精度的影响研究

运动精度是微操作机器人的一个重要参数。针对一种用于微装配操作的毫米级全方位微机器人,分析了影响其运动精度的两个重要方面,即结构设计与控制。分析了结构设计方面的优点和不足,主要涉及传动系统、轮子的安装等。控制方面涉及路径规划和驱动器电磁微马达等。针对微机器人直线运动的非线性问题,提出了对工作区域进行分区的路径规划控制方法。针对电磁微马达的结构特点,提出了矢量合成、力矩自平衡等特殊的控制方法和思想,将微机器人步进运动精度提高了3倍。应用微机器人进行的微装配实验证明了以上方法的有效性。     

静电微电机及其可靠性分析

自1987年首台静电微电机诞生以来，微电子机械系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)的研究和开发已取得突破性进展。对静电微电机的可靠性研究现状进行综述，介绍静电微电机主要结构元件呈现的失效模式和机理，以及摩擦、磨损、粘附等特性对微电机运行稳定性的影响，从不同角度探讨减少微电机失效的问题，介绍各种测试方法、检测仪器、润滑抗粘附材料和解决方案，并对相关领域的工作进展进行总结和展望。     

压电微电机优化理论的计算机仿真

利用计算机仿真技术,成功地编制出一套计算机软件,深入探讨了压电微电机优化理论,探明了压电微电机压电体材料属性、定子基衬底和弹性体的比刚度、定子各部分结构尺寸对能量输出效率的影响规律,并建议性地给出了压电微电机各部分的优选材料、结构尺寸等。实验表明,该分析方法的应用确有助于提高压电微电机的能量输出。     

Design and analysis of millimeters-scale omnidirectional mobile microrobot for microfactories

An omnidirectional mobile microrobot with a 9 mm × 8 mm × 8 mm size is introduced. The microrobot is driven by three electromagnetic micromotors with 2 mm diameter, two of which are for linear movement and the third one for steering. Dynamics is analyzed to present the relationship between the micromotor torque and the dual-wheel structure size as well as the frictions. Experiment results show that the microrobot payload ability can satisfy the requirements of conveying tasks in microfactories. __________ Translated from Robot, 2007, 29(5): 423–427 [译自: 机器人]     

小型力矩电机波动力矩的测量

综合考虑现有无刷直流力矩电机波动力矩动静态测量方法的不足,提出了一种精确测量力矩电机波动力矩的方法。分析了力矩电机波动力矩经典测量方法的误差来源,根据力矩电机分体式的结构特点和可以长期堵转的性能特点,提出了采用电机定子相对转子旋转测量波动力矩的方法。在力矩电机转子堵转的状态下,通过外力旋转定子,测量电机堵转力矩的波动值,从而有效减少测量过程中惯性力矩和摩擦力矩引入的误差。根据提出的测量方法搭建了一套波动力矩测量装置,使用蜗轮蜗杆机构实现了定转子的相对旋转,并对测量装置进行了校准实验。实验结果表明,对于量程为0~1Nm的装置,其测量准确度可达0.3%,线性度为0.1%,基本满足无刷直流力矩电机对波动力矩测量的精度要求。     

纵弯式压电微电机自然频率的有限元计算

利用有限元方法计算了纵弯式压电微电机自然频率和固有振型。相应的实验表明,利用该分析方法所得结果与实测值有较好的一致性。     

基于工业摄像技术的动态轴功率测量

基于工业摄像技术提出一种非接触测量传动轴动态轴功率的方法。首先设计了轴功率测量系统,提出了测量轴转速和轴转矩的方法。通过数字散斑的相关搜索和亚像素计算等手段,测得轴转速和转矩值,最终计算得出轴功率。为验证本文方法的测量精度,搭建了车载试验系统,并在底盘测功机上对其进行了实际测量试验。试验结果表明:提出的轴功率测量方法得到的结果与底盘测功机测量结果变化趋势一致,其相对误差平均值为9.37%。其中轴转速的测量范围可以覆盖整个过程,测量值波动较小,与底盘测功机测量结果基本一致,其相对误差平均值为0.73%,抗噪能力强;轴转矩的测量范围可覆盖部分高转矩,测量值波动较大,两者测量结果趋势一致,其相对误差平均值为15.15%,抗噪能力较弱。本文方法克服了一些传统测量方法的不足,为解决轴功率动态测量提供了一种新思路。