某高精度角位移传感器

介绍了某特种车辆专用高精度角位移传感器的原理、装配调试及其在装配调试过程中故障的排除。     

图像式角位移测量的光栅偏心度监测系统

图像式角位移测量装置中,光栅的安装偏心标定结果直接影响着角位移测量的精度。为此,本文设计了一种用于调试图像式角位移测量装置光栅偏心度的系统。首先,根据图像式角位移测量机理,提出了基于线阵图像传感器的标定光栅偏心度监测原理;然后,在图像传感器上建立了偏心调试监测信号的模型,并提出存在偏心时偏心监测信号的变化机理;最后,对某型号角位移测量装置进行了实验,并给出了调试建议。实验表明,经过调节误差均方差由1017″降低到12.8″。本文设计的偏心监测系统能够实现对标定光栅的高精度安装调试,提高了图像式角位移测量装置的批量生产效率。     

空间RSSR机构的装配偏差区间分析

针对空间RSSR曲柄摇杆机构装配偏差分析问题,首先基于区间分析法和三角模糊数的概念建立了包含间隙和杆长尺寸偏差变动信息的区间模型,构建了偏差回路和非线性区间参数方程组,并对非线性区间参数方程组进行了求解.其次,对空间RSSR机构进行了运动仿真,得出了输出角的名义数据,并与非线性区间参数方程组的求解结果进行对照,绘制出了角位移曲线及不同隶属度情形下的角位移偏差对比曲线.最后,分析了关节处间隙变动和杆长偏差对机构输出角位移偏差的影响.分析结果表明:在机构输出角位移曲线的极小值与极大值点附近,间隙与杆长的变动对输出角位移偏差的影响较显著,且间隙与杆长误差越大,角位移偏差受到影响也越大;调整隶属度数值至合适数值,机构输出角位移偏差有明显改善.     

基于对比检测法的角位移传感器检测系统

针对角位移传感器检测需求,设计了一种基于对比检测法的角位移传感器自动检测系统,利用精密转台定位值作为基准角度完成检测。论文在介绍检测系统的组成和原理的基础上,讲述了自校准算法的原理和传感器读数头组合排布方式;对系统中信号处理的细分辨向关键环节进行了详细说明;最后通过实验证明了转台精度和系统的功能。该系统具有很高的精度水平和自动化程度,能够满足高等级角位移传感器的自动检测需求。     

极大望远镜光谱仪准直镜调节机构误差分析

针对极大望远镜宽视场光谱仪准直镜位姿调整机构的位姿机构调节误差问题,采用多体运动学理论分析机构运动学关系,利用矩阵微分法建立该调节机构误差模型,分析加工和装配误差对准直镜调节位姿误差的影响,并通过统计学软件SPASS对调节机构误差进行仿真研究。分析计算结果表明,根据现有设计和导轨滑台的选型及装配工艺,机构的装配和定位精度可以满足准直镜调节精度的需求。利用运动学原理对光学系统姿态调节系统误差分析方法可对镜面调节机构误差进行预判,提前获取调节机构调节精度,对光学仪器后期动态调节等工作具有指导意义。     

大型立式混流泵和轴流泵叶轮叶片角度调节设计

介绍了大型水利泵站的轴流泵和混流泵的关键零部件——叶轮部件,在生产出厂验收阶段无法进行整体装配调试而设计的叶片角度调节试验工装。通过该工装可以很好地解决不需安装水泵调节机构就可以在工厂进行叶片角度调节及联动检验,确保了大型水泵产品出厂的制造质量。     

微半球振动陀螺的装配误差分析与精密微调机构设计

分析了微半球振动陀螺的装配误差形成机理,对装配精度要求进行了计算。在微半球结构锚点直径为1 mm的情况下,要保证装配间隙均匀度小于10%,锚点面的高度偏差需要小于0.1μm。通过数值计算和有限元模型,分别研究了装配误差对电极驱动能力、静态检测电容、静电刚度调节能力,以及1阶模态振型的影响。计算结果表明,电极间隙不均匀对检测、驱动和静电刚度修调能力的影响分别呈1、2、3次方关系,同时会引起微幅的结构偏摆。为提升电极装配间隙均匀性,设计了一种基于柔性缩小单元的微位移调节机构。该机构利用螺旋调节旋钮和柔性垫块,使石英玻璃基底产生2自由度微幅摆动,从而实现较高精度的装配。测试结果表明,微半球振动陀螺装配后平均电容误差约为30%～40%,但引入了较大的寄生电容,消除该影响后,电容平均误差为12%。     

精密减速器角位移测量系统设计

为了实现对精密减速器输入端和输出端角位移的精密测量,建立精密减速器角位移测量系统。对该系统的机械结构、角度测量及标定方法、基于非线性最小二乘法的误差补偿模型进行研究。通过"立式筒状"结构和圆光栅角度传感器"前置"避免了传统检测仪的弱刚度结构和轴系形变对角度测量造成的影响。使用光电自准直仪与24面棱体结合的方式离散标定圆光栅角度传感器的角位移测量误差,研究基于谐波分析的误差补偿方法,对角坐标进行补偿,进一步消除误差。实验结果显示,通过优化检测仪的结构设计,角位移测量精度达到±7″;误差补偿后,角位移最终测量精度达到±2″,满足减速器角位移测量的高精度要求,对类似测角系统也有参考价值。     

基于间隙连接件和多维矢量环的机构装配精度预测

为了准确有效地实现机构装配的精度预测,提出一种基于间隙连接件和多维矢量环的精度预测方法。根据机构装配的特点,将其偏差源分为零件几何位置偏差、几何形状偏差和装配位置偏差三类;建立了装配间隙连接件模型,用间隙连接件的定向角描述零件的配合位置;定义了零件的基准参考结构,并基于装配约束建立了零件的基准路径和偏差传递路径、装配体多维矢量环和矢量方程;利用一阶泰勒展开和矩阵变换方法求解偏差源敏感度矩阵,进而用极值法得到了机构装配精度预测值。以某飞机内襟翼机构装配精度预测为例,验证了所提方法的有效性。     

微装配正交精确对准系统的设计

针对平板类零件微装配系统设计过程中面临的问题,提出采用正交光学对准机构来实现用人机协同的微装配系统对微小型平板类结构件的高精度装配,并分析计算高精度对准机构模块产生的误差.建立了基于显微机器视觉及正交光学对准的微装配系统平台,用本文提出的方法进行了微装配实验,结果显示本装配系统在装配的一致性与装配效率方面有较大的改善与提高.提出的光学对准方法可有效地用于平板结构的硅微MEMS器件和非硅MEMS器件等集成的复杂微小型异构机电系统的装配,设计的平台具有很好的开放性和可移植性.棱镜正交对准机构产生0.001°的角度误差时,对准理论偏差小于0.98 μm,实际实验中微装配平台系统装配精度小于5μm,满足平板类微小型结构件装配一般精度需求.     

飞行器桁条装配在线检测及自适应调整系统

一般飞行器的桁条尺寸较长,刚性较差.为了减小飞行器桁条在装配过程中出现的局部变形,主要针对桁条关键部位设计加装了检测调整机构,机构中采用测距传感器进行检测,通过自适应调整系统进行偏差量的补偿,减少了装配过程中的变形量.经过分析可知,应用检测调整系统可以有效地减小气动外形的影响,使关键点定位更加精确.同时可以大大减少劳动量,提高效率;而且实现了在线检测和调整同步进行,调高了装配的最终质量(精度、应力).     

寄生式时栅角位移传感器的新型动态解算系统

为了将时栅角位移传感器应用于运动控制场合,设计了一套新型的测角解算系统。相比传统测角解算系统,该系统不仅实现了时栅角位移传感器的动态测量,而且降低了系统成本,有利于传感器高集成度、低成本设计。首先利用优化的坐标旋转数字计算方法(CORDIC)进行角度粗解算,然后利用三角函数在0附近微区间内呈现线性特性实现了高分辨率的误差线性补偿,完成角度的精解算。减少迭代次数的同时达到了较高的输出精度,实时性高。最后讨论算法本身带来的测量误差,同时,对整个系统的误差进行了溯源。以寄生式时栅角位移传感器为载体,通过调整了传感器的激励输入和利用高速AD的过采样技术,实现了基于寄生式时栅角位移传感器的整个解算系统的设计,同时搭建了测试实验平台,实验结果表明,在传感器输出信号较理想情况下,且允许的速度范围内,系统测量误差小于10″,可以满足动态测量场合下时栅角位移传感器的应用。     

基于偏差有向图和D-H方法的产品装配精度预测技术

装配精度预测对于产品装配精度保证具有重要意义。综合产品偏差源和偏差统一模型表达,提出偏差的旋量映射方法;在零件配合、双配合偏差传递分析的基础上,给出装配偏差有向图(Directed deviation graph,DDG)模型,并提出产品装配偏差有向图的构建流程。基于DDG模型,进一步研究用于装配精度累积的最小偏差路及其Dijkstra求解算法。在最小偏差路基础上,针对一维线性方向的装配精度预测,给出刚性零件装配偏差统计量的求解方法;针对多维空间方向的装配精度预测,提出借鉴并联机器人末端位姿计算的D-H(Denavit-hartenberg,D-H)方法,进行刚性零件装配偏差统计量的求解流程。基于装配偏差统计量,进一步给出产品装配精度评价指标,以及产品装配精度预测方法。以某产品的装配为例,介绍装配偏差统计量的求解及其装配精度预测过程。     

基于机器视觉与被动柔顺机构的孔轴精密装配研究

人工装配微小型孔轴类零件,生产效率低,精度和一致性难以保证。为了实现微小型孔轴类零件的自动精密装配,研制了基于机器视觉与被动柔顺机构的装配系统。在装配的非接触阶段,该系统的机器视觉通过精密运动平台的引导进行位置检测与控制;在装配的接触阶段,被动柔顺机构补偿零件位姿偏差来实现精密装配。该系统组成简单、操作容易、效率高、成本低。     

基于载荷作用的柔性体三维公差建模及精度影响分析

传统精度设计仅考虑零部件几何公差的影响,未涉及装配载荷作用下零部件变形的影响。为了保证机械系统在工作过程中的可靠性与稳定性,不仅要求在产品设计与制造环节中要严格保证零部件具有良好的设计性能与制造质量,更重要的是保证装配过程中各零部件间的配合性能。以具体的卧式加工中心为例,通过有限元法获取零部件载荷效应下的变形数据信息,结合小位移旋量理论、齐次坐标变换理论及表面认证思想,建立零件载荷变形偏差的综合三维数学模型。分析结果表明:装配载荷作用下的零件变形偏差总体上呈现出传递和累积的趋势,系统末端变形偏差累积量达到-0.024 9 mm。因此,零件载荷变形偏差对机械系统精度的影响不容忽视,设计阶段的三维公差分析应该综合考虑尺寸、形位公差及载荷作用下的变形偏差对机械系统装配精度的影响,才能形成一种面向整机精度的协调与保障机制,为提高复杂精密机械系统的整机性能提供理论与技术支撑。     

民用飞机攻角传感器自动调节系统研究

以某型号飞机功能试验过程中的攻角传感器为研究对象,分析攻角传感器调节测试方法中存在的问题,通过对攻角传感器工作原理的分析以及现阶段功能试验方法的梳理,提出了一套攻角传感器自动调节系统的开发解决方案.该系统采用PLC对步进电机进行控制,由步进电机通过风标加持装置对攻角传感器的风标进行调节.通过对步进电机的速度、加速度及角位移的控制实现攻角传感器的高精度调节,精度在0.5°之内,满足现场使用需求.     

民用飞机攻角传感器自动调节系统研究

以某型号飞机功能试验过程中的攻角传感器为研究对象,分析攻角传感器调节测试方法中存在的问题,通过对攻角传感器工作原理的分析以及现阶段功能试验方法的梳理,提出了一套攻角传感器自动调节系统的开发解决方案.该系统采用PLC对步进电机进行控制,由步进电机通过风标加持装置对攻角传感器的风标进行调节.通过对步进电机的速度、加速度及角位移的控制实现攻角传感器的高精度调节,精度在0.5°之内,满足现场使用需求.     

两级式太阳跟踪数字光电传感器设计

基于四象限探测器和光敏电阻设计了一种可用于太阳双轴跟踪偏差补偿的两级式光电传感器,在跟踪偏差小于±2.5°时输出精确的偏差角度值,超出时则输出二进制的方位偏差信号。基于几何模型和太阳运动规律,讨论了跟踪偏差变化时两种信号的变化规律和转换过程。实验测试表明传感器的偏差检测精度达到0.1°,偏差补偿角达到±22.5°,满足实际应用需求,可为双轴太阳跟踪系统的设计安装、降低成本和提高跟踪精度提供理论和实践依据。     

轿车滑移门安装定位点偏差计算与装配偏差建模

轿车滑移门与白车身的匹配精度直接影响到整车风噪声和外观品质.导轨的安装定位以及支架滚轮的装配精度是滑移门安装定位点装配偏差的主要影响因素.通过分析导轨与滚轮的空间装配尺寸关系,得出了滑移门在白车身对应定位点的偏差计算方法,在此基础上利用公差模拟软件ViS_VSA建立某车型滑移门的装配偏差模型,对装配偏差匹配尺寸分布进行仿真计算.该方法有助于提高尺寸公差的仿真精度,为合理分配滑移门定位点设计公差,提高滑移门匹配精度提供了设计依据.     

电容角位移编码器电场仿真分析

电容角位移编码器是一种通过机械角度的变化转化成电容量变化并给出相应电信号输出测量的装置。通过二维、三维有限元分析电容式角位移编码器的敏感元件在不同屏蔽条件和极板的间距下电势和电容的变化,通过分析电势和电容分布结果获得传感器的设计参数,得出传感器最优板间距和屏蔽方案。相关研究对电容角位移编码器的使用和研究具有重要意义。