基于光纤传输的精密齿轮传动试验台数据采集系统设计

发布时间：2020-03-30 03:44

【摘要】：精密齿轮传动试验台是精密减速器性能测试的关键设备,通过对测试结果分析,可以为精密减速器的设计方法和制造工艺提供改进建议,有助于产品的技术更新与进步。数据采集系统作为试验台的组成部分,负责平台测试数据的采集、传输和处理,数采集系统的性能优劣直接影响到整个试验台的性能。本课题主要围绕试验台数据采集系统展开研究,自主设计一套精密齿轮传动试验台数据采集系统。本文首先对精密齿轮传动装置和测试方法做了简要概述,对数据采集系统的发展现状做了总结,并结合课题的实际需要提出了基于光纤传输的精密齿轮试验台数据采集系统方案。采用高性能FPGA(现场可编程门阵列)作为数据采集卡的主控芯片,利用其并行性和丰富的支持多电平的IO接口等优势实现对四路数字量信号的同步数据采集和细分处理,对八通道的模数转换芯片采用并行接口进行采集并预留通用I/O接口方便系统的扩展,同时利用其丰富的IP资源降低了光纤传输协议等开发难度,增强了可靠性。采用光纤作为数据传输的主要传输途经,解决了数据在远距离传输线路中易受电磁干扰和传输效率低下的问题。利用电脑丰富的USB接口资源,在现有电脑没有光纤接口的情况下,在近PC端采用USB接口。采用LabVIEW开发上位机接口部分软件,实现对下位机数据采集的简单控制和数据的接收,为将数据采集系统整合到整个精密齿轮传动试验台上位机系统中降低了难度。完成了数据采集系统的软硬件调试,可实现对八路模拟量信号的同步数据采集和四路光电编码器信号的同步采集,验证了系统的同步性和数据传输的可靠性等要求。实验结果表明:数据采集系统实现了对多路信号同步性采集,性能稳定。
【图文】：

示意图,航空通信,总线技术,转化器

不仅可以轻松延长ＣＡＮ总线通信距离、有效的消除长距离通信干扰，逡逑而且还可以防止ＣＡＮ总线受到电磁干扰、地环干扰、雷击等对总线和设备造成逡逑的损坏。图１－１为光纤ＣＡＮ转换器的一种应用示意图。逡逑＊＇：邋ｚ．：－＇＂邋邋．益：、Ｃ二？邋；－；逡逑—邋＂＊？邋＾邋■－—逡逑ＩＩＩＩＩＩＩＩＮＩＩＩ邋｜逦￣逦邋邋邋邋－逡逑ＣＡＮ！￣▲邋ＣＡＮ２逡逑Ｌ．＿＿ｊ逡逑ＣＡＭ邋Ｔ邋＃裕rP茫粒危В玻]3?：ｗ，邋ｍ＇－邋Ｉ逦ｓａｍｍａ逡逑Ａ邋ｆ逦ｇｙ－逡逑图１－１光纤转化器应用示意图逡逑在国外航空航天领域，光纤通信技术的发展推进了航空通信总线技术的升级逡逑换代。其中ＭＩＬ－ＳＴＤ－１７７３标准是１５５３总线标准的传输介质升级版。该标准在逡逑通信协议、吞吐量、总线终端定义与总线长度与１５５３总线标准定义完全相同，逡逑唯一的区别是采用光纤作为传输介质，用光收发器代替电总线中的电收发器。这逡逑种方案的优点是，它不影响现有的１５５３总线设备。使用Ｍ１Ｌ－ＳＴＤ－１７７３光纤总逡逑线对于飞机电子系统的中期更新与改型是一种理想的办法，对应用在强噪声背景逡逑电磁辐射环境中的电子系统尤其显著。此外，它还解决了重量与功耗的问题。１９９２逡逑年７月

齿轮传动误差,扭转刚度,回转角度,试验台

数控机床、航天航空等高端领域，与普通工业用减速器具有较大区别。其特点是：逡逑传动精度高、扭矩刚度大，减速比大，，回差小，传动效率高。试验台需能够具备逡逑带载启动、低速平稳运转并且能够实现动态精确检测减速器性能指标。图２－１为逡逑某齿轮传动试验台的三维模型。逡逑图２－１试验台的三维模型逡逑其主要功能包括对齿轮回转角度测量、单对齿轮传动误差检测、扭转刚度监逡逑测以及传动效率检测，主要包括床身、驱动电机、加载电机、联轴器、增速器、逡逑高精度高分辨率光电编码器、扭矩传感器以及固定装置等部件，试验时一端电机逡逑作为输入端驱动齿轮系旋转，另一端电机作为加载提供实验所需负载扭矩。一般逡逑可实现的试验功能包括：逡逑（１）扭转刚度逡逑扭转刚度是用来衡量传动机构在扭转力矩的作用下的抗变形能力，用负载转逡逑８逡逑
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH132.46

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