基于热敏区域黄金分割的机床主轴热误差测点优化及试验

为简化机床热误差测点布置,提高测试效率,提出一种基于热敏区域黄金分割的测点优化新方法。以解决传统经验布点存在数据冗余、可信度不强等问题。从理论上分析出最佳测点的存在,并运用有限元分析软件对其进行热敏特性分析,得出主轴测点热敏区域,为测点优化节省了时间;在热敏区间轴线方向采用黄金分割优选法进行搜索,并以各测点热误差相关系数作为迭代条件确定最佳测点的位置;对最佳测点处的结果进行回归模型构建,并通过F检验法验证了该模型可信性较好、预测能力较强,为后续的热误差补偿奠定了基础。     

基于均匀设计的主轴热误差相关性试验研究

为更优预测机床主轴热变形,提高热误差建模精度,从测试工况影响角度出发,采用均匀设计法进行热误差相关性影响试验研究,结合工厂实际测试需求,选取合适因素及因素水平构建均匀设计方案表,以减少试验次数;利用无线温度采集传输系统及激光位移传感器采集系统对主轴进行热误差测试,通过直观分析法确定主轴在4000r/min,运转160min工况下,测试效果最优,回归结果表明主轴转速比时间对试验影响更显著。最后,对优工况下的结果构建最小二乘模型,通过复相关系数法验证了该模型可信度较高。     

高速电主轴热误差及振动测试系统设计与实验

高速电主轴是现代机床的核心部件,针对其运转中存在振动、温升导致的热误差等问题,设计了由装夹平台和监测软硬件组成的测试系统.为精确获取振动量及变化微小的热延伸量,采用高精度的加速度传感器和激光位移传感器测量电主轴的振动和轴向位移;设计了一种温度传感标签用于监测电主轴的温度变化,可实现数据的无线传输,且测试时操作简便,信号传输稳定;基于LabVIEW开发了上位机软件可对原始数据进行预处理并实时显示和保存数据至指定位置;通过精度对比实验表明该测试系统可有效监测电主轴运转过程中的温度、热延伸和振动变化.     

无线传感网络的传输信道低误码率控制模型

为了提高无线传感网络通信的信号调度和无损传输能力,提出一种基于波特间隔均衡的通信信道均衡传输控制模型,结合传输信道均衡算法进行无线传感网络通信性能的优化设计,构建无线传感网络通信的信道模型,采用码间干扰抑制方法进行无线传感网络通信的信号传输抗干扰设计,采用直接序列扩频和波特间隔均衡控制技术进行无线传感网络通信的信号传输和自适应调度,构建无线传感网络传输信号的信道均衡控制模型,进行无线传感网络传输信号传感融合识别,实现对无线传感网络通信网络的通信信道均衡处理。     

基于无线射频识别传感标签的形状记忆合金增强复合结构低速冲击响应监测

对埋入形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)丝的增强复合材料结构,提出一种利用传感标签技术实现结构健康无线分布监测的新方法,以解决传统有线监测方法存在的布线难、系统扩展和移动性能差等问题。采用基于高精度时间数字转换技术的专用电容测量芯片PS021测量复合结构中的SMA丝间的微小电容信号,可以很好抑制寄生电容的影响提高电容的测量精度;分布的传感标签获取PS021的电容测量信号,并与时间、位置编码信息打包后无线传输给读写器,传感标签之间无须通信,能耗要求低;组网采用三层读写器网络拓扑结构,通信协议简单、实时处理能力强。低速冲击响应监测试验表明,系统能实现对埋入结构中NiTi超弹性自传感元件的监测,根据冲击试验获取的多通道电容测量数据可分析判断损伤的位置和程度。     

数控机床旋转主轴上SAW传感器传输和温度测量特性实验研究

无线无源赋予声表面波(surface acoustic wave,SAW)传感器的显著特点使其在与旋转机械结构中其他传感检测技术相比,具有无可比拟的优势。然而,使用这些传感器所遇到的挑战尚未得到充分解决。SAW传感器的射频(radio frequency,RF)信号不仅起到数据传输的作用,还起着给传感系统供能的作用。因为SAW传感器用于旋转主轴监测时处于恶劣的金属环境,因此需要对其传输和测量性能进行研究。本文旨在通过数控(computer numerical control,CNC)机床和自主研发的主轴设备,实验研究SAW传感器在旋转主轴上的传输和测量性能。实验结果表明,SAW传感器的传输和温度测量特性与安装位置和转速密切相关。研究结果将直接指导SAW传感器位置优化、功率设置、错误避免,或者在将来的工作中的纠错。     

机床定位误差中的热误差分离与实验

提出一种从机床定位误差数据中分离出热误差的新方法.设计了由双频激光干涉仪、温度传感标签与接收器等组成的热误差测试系统,可实现热误差温度信号的无线智能检测和热变形信号的非接触高精度采集;从机床冷态开始,来回循环测量定位误差并记录热敏测点温度值;对各循环内的前后测点定位偏差做插值、相减、平均等处理,再与冷态下的平均定位误差相减分离得到热误差.在2515龙门加工中心上进行了实验,数据处理不仅可得到定位偏差、重复精度、回程误差等6个几何精度指标,还分离出测量范围内各个测点的热误差,其最大值为9.67μm;最小二乘法建模结果表明热误差的建模精度在[-2.60μm-2.28μm]之间,建模精度平均值为0.73μm.     

基于无线传感器网络的齿轮箱温度监测系统设计

针对现有减速齿轮箱温度监控系统布线复杂、传输距离短及信号衰减快等缺陷,设计了一套无线自组网齿轮箱温度监测系统,以核心芯片MSP430F149和温度传感器DS18B20进行温度检测,采用射频芯片CC1100模块进行433 MHz无线射频自组网通信,监控软件基于ASP.Net开发,实现对多个齿轮箱的实时温度监测、显示和存储等功能。试验测定传输距离为150 m时,数据丢包率为0%,数据错误率为0.278%,对比传统的监测方式,扩大了监测距离,使齿轮箱的温度监测更加便捷。     

高压开关柜无源无线温度监测系统的研究

根据高压开关柜的特点,本文分析了现有温度监测技术存在的缺陷,提出了以无源无线传感技术为基础的高压开关柜温度监测新方法。采用声表面波谐振器实现无源温度检测,以DSP芯片TMS320F2812为控制处理核心,控制射频信号的发射与接收,温度数据的处理与传输,实现无线温度测量。文中介绍了无源无线测温原理,给出了无源无线温度监测系统软硬件设计的优化方案。实验表明,该系统能对高压开关柜在运行过程中易发热部位的温度进行实时监测,以确保电力高压开关柜的安全可靠运行。     

基于SAW-RFID高压开关柜温度在线监测技术研究

高压开关柜的温度实时监测是其安全稳定运行的重要保证。针对现有高压开关柜测温技术的不足,设计了基于声表面波射频识别(SAW-RFID)技术的无源无线监测系统。文中首先详细介绍了标签叉指换能器、反射栅和天线的设计,再对标签进行一点校准,并基于该系统在开关柜内进行了测试,实验结果证明了该系统的可行性,完成了开关柜温度数据的采集、传输和处理,实现了开关柜温度的远程实时监测。