基于STM32的时栅转台高精度自动标定系统设计

针对目前时栅转台采用手动方式进行标定,工作效率低、精度难以保证的现状,设计了一种能够进行数据采集、处理和误差补偿的时栅转台自动标定系统。该系统以激光干涉仪作为测量基准,采用了闭环控制技术,进行测量误差补偿。实验结果表明:该系统标定精度高,经过该系统标定后的时栅转台精度达到±2″,且标定速度是手动方式的2倍以上,显著提高了时栅转台标定效率。     

基于双闭环结构的时栅转台自动标定系统设计

时栅转台精度的标定是时栅产业化过程中非常重要的一道工序,是时栅转台精度和可靠性体现。针对传统的标定系统采用激光干涉仪、光电自准直仪和金属多面体,人工操作效率低,可靠性差,提出用自制的数控控制箱结合嵌入式技术,开发了一种时栅转台自动标定系统。该系统以高精度的海德汉圆光栅RCN8510作为基准量仪,双微控制器与上位机为基础,形成双闭环控制结构,实现了实时在线误差修正与补偿。实验结果表明：采用双闭环控制系统时栅转台标定系统具有较高的稳定性,提高了时栅转台标定效率,时栅转台的精度达到2.4″。     

基于参数辨识的时栅转台在线自动标定系统

提出一种在线自动检测时栅转台误差、辨识误差模型系数和误差补偿的方法。该系统由高精度的基准量仪圆光栅、微控制器与上位机组成。在对极点8个待定参数和对极内20个待定参数分别进行傅立叶变换的参数辨识,得到辨识误差模型的系数,实现了实时在线误差补偿。为了检验在线自动标定效果,利用光电自准直仪与基于参数辨识的在线自动标定系统进行对比实验。实验结果表明,采用傅立叶变换的参数辨识,提高了时栅转台标定精度与标定效率,时栅转台的精度达到2.8″。     

多面棱体工作面偏差补偿的符号问题

讨论了利用多面棱体和自准直仪进行精密角度检定时多面棱体工作面偏差的补偿问题,给出了工作面偏差补偿符号的判定方法。     

基于时栅传感器的精密转台伺服控制系统设计

为了进一步提高时栅运动分度转台的定位精度和减少系统的响应时间,研制了基于μC/OS-Ⅱ的分度转台伺服控制系统.系统以具有数字信号处理(DSP)控制指令集的STM32F4作为微处理器,采用单神经元PID控制算法,以伺服电机作为驱动装置,利用高精度时栅角位移传感器作为运动分度转台位置检测单元构成一个闭环控制系统,利用闭环控制技术,达到精密分度.实验结果表明:分度转台伺服控制系统的响应速度快,分度定位精度达到±2″,表明这种方案可行.     

基于二维细分技术的时栅信号处理系统设计

为了提高时栅位移传感器的动态性能及测量精度,提出了一种基于FPGA和二维细分技术的时栅位移传感器信号处理系统;利用二维细分技术对插补脉冲进行倍频处理,降低了对插补脉冲频率的要求,通过倍频后的高频脉冲插补时栅感应信号和参考信号之间的相位差完成了时栅角位移的测量,提高测量精度;该系统在FPGA内基于NiosⅡ软核完成数据的采集和处理,简化了系统,并加入自定义指令提高了数据处理效率;实验表明,采用该系统后,时栅位移传感器在960 MHz插补脉冲下测量误差峰峰值为士1.3\",实现了时栅的高精度角位移测量.     

基于Qsys的时栅信号处理系统设计与实现

为提高时栅传感器位移测量精度和测量分辨力,研究采用FPGA嵌入式锁相环倍频产生4路同频且相位差为45°的高频时钟脉冲作为测量基准,利用多路并行双边沿计数方法对时栅参考信号和时栅感应信号进行相位测量,通过相位差转换得到具有高分辨力的时栅位移信号, 采用Qsys开发平台设计Nios－II软核进行数据处理,利用傅立叶级数谐波修正技术对测量结果进行误差修正,提高时栅传感器的测量精度,在72对极磁场式时栅角位移传感器上进行精度测试,实验结果表明:经过误差修正后,该系统测量的整周误差从－57.2″~ 92.5″下降到－2.0″~2.5″,作为角位移传感器满足高端装备高精度定位需求,具有重要的工程应用价值。     

时栅位移传感器网络化接口设计

针对时栅位移传感器的“互联网+”战略,提出了一套时栅位移传感器互联网功能设计方案.以高性能的STM32F4微控制器为核心,设计了时栅位移传感器激励信号与感应信号的高速同步采样电路与网络接口电路,结合嵌入式操作系统,搭建了网络服务器模型,实现了时栅位移传感器的远程信号采集.实验结果表明,时栅位移传感器网络化接口模型能够准确地实现传感器远程信号采集,该模型的实现为下一步时栅位移传感器的大数据误差采样、误差远程自修正以及产品大数据分析提供了技术基础.     

基于虚拟仪器技术的纳米时栅传感器实验研究

为了实现制造成本低、抗干扰性强、性能稳定的大量程、纳米精度位移测量,研究了一种基于交变电场耦合的纳米时栅位移传感器。利用虚拟仪器开发平台LabVIEW软件和PXI-5422任意波形发生器硬件设备相结合,实现标准波形的频率、幅值、相位的设置等功能。实验得出：通过调节激励信号的幅值可以避免安装位置的不同对纳米时栅精度的影响,调节相位可以提高其精度。虚拟仪器技术在纳米时栅实验中的应用为激励信号性能的改进与提高提供了技术支持,在纳米时栅特性的研究中提供方便。     

基于多频磁场的平面二维时栅传感器信号解耦研究

电磁式二维时栅位移传感器广泛用于数控机床,人工智能等高精度位移测量领域中,针对二维时栅位移测量需要考虑X方向与Y方向感应信号的耦合问题,对位移解耦方法展开相关研究。首先使用开关混频技术将耦合信号拆分为附带位移信息的直流量与多个高频附加量,其次利用滤波器提取关键位移信息,最终通过ADC采样对位移信息进行解算;针对传感器两路感应信号不经过同一处理电路引入的电气误差,提出了分时复用的方法,控制分时时序,交错处理两路感应信号。实验结果表明,在X、Y方向分别在10 kHz和200 kHz的频率激励下,该二维测量系统有效提高了传感器测量精度,保证了传感器动态性能,X方向原始对极内误差为±32μm,Y方向原始对极内误差为±27.5μm。     

基于光场耦合的时栅位移传感器设计

为了实现制造成本低、易加工、高精度的位移测量,设计了一种光场耦合式的时栅位移传感器.介绍了利用基于交变光场的两路驻波合成电行波信号,并通过鉴相的方式实现空间位移转换的测量原理;完成了传感器的结构设计,给出了传感器的系统框图,具体分析了信号处理电路的功能.实验结果表明:光场耦合式的时栅位移传感器在108 mm范围内误差为±0. 5μm.     

倾角传感器自动标定系统的研究

为了解决手动标定方法效率低、精度低的缺点,采用自动控制伺服电机分度的方法来实现倾角传感器的自动标定,并采用闭环控制系统和角度误差补偿与温度补偿方法来保证标定的精度。自动标定系统中利用单片机技术整合数据和控制系统,并通过软件编程将系统各部分整合起来,不但标定精度高,而且,工作效率也得到了提高。     

基于STC89C52的多路温度传感器标定系统

针对工业领域中温度传感器需要标定的问题,设计了一种可以同时对多路温度传感器进行标定和特性分析的系统。系统包括以STC89C52单片机为核心的硬件电路和在PC机上运行的软件程序。介绍了标定和分析的方法、硬件电路和软件设计。本系统实现了在0℃～100℃范围内标定和分析多种温度传感器采集的温度值。用该标定系统标定过的温度传感器的各项误差均在应用允许范围内。     

多功能振动校验系统设计与试验研究

振动校验系统由功率放大器、控制器和振动台组成,集成度高,是为方便振动传感器、仪表现场校验而设计。对振动校验系统精度进行评定是当前振动检测急需解决的问题,此外,传统校验系统动能也较为单一。针对这些问题,设计了一种新型的校验系统,可实现更精确的数字化自动校验,并通过试验对其精度进行了验证。试验证明,不仅标定系统功能有所扩充,而且标定精度也有显著提高。     

基于无线传感器的水利自动灌溉控制系统设计

为提高水利自动灌溉控制稳定性、减少数据采集时间,降低能耗开销,提出基于无线传感器的水利自动灌溉控制系统.软件设计部分由水利自动灌溉传感信息采集模块、自动控制信息处理模块、AD信息转换模块、水利自动灌溉的人机交互模块和接口模块组成.采用APLC21160逻辑控制处理器作为主控芯片,进行水利自动灌溉控制系统的程序控制,设计...     

基于电阻链移相的时栅高速测量方法研究

针对时栅位移传感器因频率响应慢影响测量速率的问题,提出了一种电阻链移相结合数据处理的方法.利用电阻链对时栅输出信号进行移相处理,采用多路模拟选择器和整形输出电路对移相后的信号分时输出,运用可编程片上系统(SOPC)技术进行数据处理和误差补偿.实验结果表明:采用该方法采样频率由原来的400 Hz提高到12.8 kHz,大幅度提高了现阶段时栅位移传感器的频率响应,使传感器实现了高速实时测量.同时能够有效地降低了随机误差,对极内的误差峰-峰值由1.5"降低为0.8",测量精度提高了近1倍.