时栅直线导轨一体化设计关键技术及实验研究
发布时间：2020-12-15 15:52
高速、高精度的直线进给运动中需要采用可以实时进行位置检测的直线导轨副进行精确定位。因此可以通过将直线导轨副与位置检测系统进行一体化设计,实现检测技术与被测系统的集成以及系统智能化。然而,目前采用检测电机转角测直线位移的方法引入的传动链误差不可量化;采用外置直线位移传感器会占用系统部分工作空间,且依赖精密机械等分的传统位移传感器精度难再提升、抗环境干扰能力弱,严重制约了其在工业现场的应用。本课题在国家自然科学基金的支持下,分析了当前机械系统中集成位移传感器的研究现状,提出了基于时变磁场的时栅直线导轨与基于TMR元件的时栅直线导轨,实现时栅与直线导轨的一体化设计。利用时栅传感技术,导轨滑块副运动过程中可同时完成导轨的导向功能以及实时位置检测功能。其优势是无需安装外置传感器,节省机构的运动空间,且内置传感器具有精度高、抗复杂环境能力强等优点。因此,时栅直线导轨一体化设计的市场应用前景广阔。本课题的主要研究工作与创新点包括:(1)分析了时栅直线导轨实现位移测量的原理,以时空坐标转换原理切入,提出了基于时变磁场的时栅直线导轨与基于TMR元件的时栅直线导轨的测量模型,以及位移解算方法。(2)结合检...
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滚动直线导轨副
感器一体化测量是将传感器嵌入到被测系统中，与被测单元融为一体，测，且结构紧凑、信噪比高。此外，集成后的产品独立完整，方便生未来传感器检测系统的发展方向，同时也是产业实现集成化、智能化、必经过程。目前，将测量系统融入被测系统实现一体化测量的检测方式种：在被测系统黏贴高精度的光栅带、磁栅带以及钢栅带并配以读数系统上录制等分磁信号配以读数头形成带检测功能的系统。）光栅带测量系统用光栅带测量系统进行角位移测量的产品有德国海德汉（Heidenhain）生产的 ERA 系列高强度钢带角编码器[35]，如图 1.2，其无内置轴承，主零组件中，最大测量直径可达 1146.1mm。进行直线位移测量的产品有制的 RSLM 系列光栅带[36]，如图 1.3，其最大测量范围达 10m，5m 范达 4μm。将钢带光栅尺安装于被测系统时，对安装基圆或基体平面的较高，在一般生产条件下，基圆或基体平面与光栅尺热膨胀系数难以相入测量误差；光栅带的使用对环境要求苛刻，尤其对油污、粉尘敏感，振动；需要定制且价格昂贵。
感器一体化测量是将传感器嵌入到被测系统中，与被测单元融为一体，测，且结构紧凑、信噪比高。此外，集成后的产品独立完整，方便生未来传感器检测系统的发展方向，同时也是产业实现集成化、智能化、必经过程。目前，将测量系统融入被测系统实现一体化测量的检测方式种：在被测系统黏贴高精度的光栅带、磁栅带以及钢栅带并配以读数系统上录制等分磁信号配以读数头形成带检测功能的系统。）光栅带测量系统用光栅带测量系统进行角位移测量的产品有德国海德汉（Heidenhain）生产的 ERA 系列高强度钢带角编码器[35]，如图 1.2，其无内置轴承，主零组件中，最大测量直径可达 1146.1mm。进行直线位移测量的产品有制的 RSLM 系列光栅带[36]，如图 1.3，其最大测量范围达 10m，5m 范达 4μm。将钢带光栅尺安装于被测系统时，对安装基圆或基体平面的较高，在一般生产条件下，基圆或基体平面与光栅尺热膨胀系数难以相入测量误差；光栅带的使用对环境要求苛刻，尤其对油污、粉尘敏感，振动；需要定制且价格昂贵。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁导调制的直线式时栅位移传感器[J]. 陈锡侯,曹焕,武亮,朱海. 传感技术学报. 2017(01)
[2]国务院关于印发“十三五”国家科技创新规划的通知[J]. 中华人民共和国国务院公报. 2016(24)
[3]机械制造领域测量技术的发展应用分析[J]. 李新建. 科技经济导刊. 2016(09)
[4]变耦型时栅位移传感器理论模型与误差研究[J]. 鲁进,陈锡侯,武亮,汤其富. 仪器仪表学报. 2016(03)
[5]复杂机电系统中的嵌入式位置检测新技术体系研究[J]. 彭东林,付敏,郑方燕,武亮,孙世政,汤其富. 机械工程学报. 2015(22)
[6]磁栅位移传感器[J]. 李瑾. 机械工程与自动化. 2014(01)
[7]基于相位差检测算法的磁栅导轨拼接技术研究[J]. 李芳,谷文韬,雷少坤,周少伟. 计算机测量与控制. 2013(07)
[8]位移传感器的技术发展现状与发展趋势[J]. 刘焱,王烨. 自动化技术与应用. 2013(06)
[9]用于极端和特殊条件下机械传动误差检测的寄生式时栅研究[J]. 彭东林,李彦,付敏,高忠华,陈锡侯,陈自然. 仪器仪表学报. 2013(02)
[10]高精度绝对式光栅尺研究进展及技术难点[J]. 孙强. 世界制造技术与装备市场. 2012(05)
博士论文
[1]基于时变磁场精确约束方法的时栅位移传感器研究[D]. 汤其富.重庆大学 2015
[2]精密机械系统中的嵌入式时栅传感新技术研究[D]. 孙世政.合肥工业大学 2015
[3]新型时栅位移传感器研究[D]. 陈锡侯.重庆大学 2007
[4]霍尔相位传感器的研究开发[D]. 冯明.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2004
硕士论文
[1]基于磁敏元件的寄生式时栅位移传感器研究[D]. 李志明.重庆理工大学 2017
[2]基于TMR和时栅技术的角位移传感机理及实验研究[D]. 王淑娴.重庆理工大学 2016
[3]嵌入式圆时栅传感器动态标定方法研究及误差分离与溯源[D]. 王婷.重庆理工大学 2016
[4]高刚度滚动直线导轨设计及精度分析[D]. 郑茜滢.哈尔滨工业大学 2013
[5]变耦合系数时栅位移传感器研究[D]. 武亮.重庆理工大学 2011
[6]数控机床直线滚动导轨动态特性研究[D]. 沈晓庆.浙江工业大学 2009
[7]磁栅绝对直线位移传感器的研究[D]. 陈亮.哈尔滨工业大学 2008
[8]用于长度测量的位移传感器及直线度补偿器[D]. 蔡明知.大连理工大学 2008
本文编号：2918524
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滚动直线导轨副
感器一体化测量是将传感器嵌入到被测系统中，与被测单元融为一体，测，且结构紧凑、信噪比高。此外，集成后的产品独立完整，方便生未来传感器检测系统的发展方向，同时也是产业实现集成化、智能化、必经过程。目前，将测量系统融入被测系统实现一体化测量的检测方式种：在被测系统黏贴高精度的光栅带、磁栅带以及钢栅带并配以读数系统上录制等分磁信号配以读数头形成带检测功能的系统。）光栅带测量系统用光栅带测量系统进行角位移测量的产品有德国海德汉（Heidenhain）生产的 ERA 系列高强度钢带角编码器[35]，如图 1.2，其无内置轴承，主零组件中，最大测量直径可达 1146.1mm。进行直线位移测量的产品有制的 RSLM 系列光栅带[36]，如图 1.3，其最大测量范围达 10m，5m 范达 4μm。将钢带光栅尺安装于被测系统时，对安装基圆或基体平面的较高，在一般生产条件下，基圆或基体平面与光栅尺热膨胀系数难以相入测量误差；光栅带的使用对环境要求苛刻，尤其对油污、粉尘敏感，振动；需要定制且价格昂贵。
感器一体化测量是将传感器嵌入到被测系统中，与被测单元融为一体，测，且结构紧凑、信噪比高。此外，集成后的产品独立完整，方便生未来传感器检测系统的发展方向，同时也是产业实现集成化、智能化、必经过程。目前，将测量系统融入被测系统实现一体化测量的检测方式种：在被测系统黏贴高精度的光栅带、磁栅带以及钢栅带并配以读数系统上录制等分磁信号配以读数头形成带检测功能的系统。）光栅带测量系统用光栅带测量系统进行角位移测量的产品有德国海德汉（Heidenhain）生产的 ERA 系列高强度钢带角编码器[35]，如图 1.2，其无内置轴承，主零组件中，最大测量直径可达 1146.1mm。进行直线位移测量的产品有制的 RSLM 系列光栅带[36]，如图 1.3，其最大测量范围达 10m，5m 范达 4μm。将钢带光栅尺安装于被测系统时，对安装基圆或基体平面的较高，在一般生产条件下，基圆或基体平面与光栅尺热膨胀系数难以相入测量误差；光栅带的使用对环境要求苛刻，尤其对油污、粉尘敏感，振动；需要定制且价格昂贵。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁导调制的直线式时栅位移传感器[J]. 陈锡侯,曹焕,武亮,朱海. 传感技术学报. 2017(01)
[2]国务院关于印发“十三五”国家科技创新规划的通知[J]. 中华人民共和国国务院公报. 2016(24)
[3]机械制造领域测量技术的发展应用分析[J]. 李新建. 科技经济导刊. 2016(09)
[4]变耦型时栅位移传感器理论模型与误差研究[J]. 鲁进,陈锡侯,武亮,汤其富. 仪器仪表学报. 2016(03)
[5]复杂机电系统中的嵌入式位置检测新技术体系研究[J]. 彭东林,付敏,郑方燕,武亮,孙世政,汤其富. 机械工程学报. 2015(22)
[6]磁栅位移传感器[J]. 李瑾. 机械工程与自动化. 2014(01)
[7]基于相位差检测算法的磁栅导轨拼接技术研究[J]. 李芳,谷文韬,雷少坤,周少伟. 计算机测量与控制. 2013(07)
[8]位移传感器的技术发展现状与发展趋势[J]. 刘焱,王烨. 自动化技术与应用. 2013(06)
[9]用于极端和特殊条件下机械传动误差检测的寄生式时栅研究[J]. 彭东林,李彦,付敏,高忠华,陈锡侯,陈自然. 仪器仪表学报. 2013(02)
[10]高精度绝对式光栅尺研究进展及技术难点[J]. 孙强. 世界制造技术与装备市场. 2012(05)
博士论文
[1]基于时变磁场精确约束方法的时栅位移传感器研究[D]. 汤其富.重庆大学 2015
[2]精密机械系统中的嵌入式时栅传感新技术研究[D]. 孙世政.合肥工业大学 2015
[3]新型时栅位移传感器研究[D]. 陈锡侯.重庆大学 2007
[4]霍尔相位传感器的研究开发[D]. 冯明.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2004
硕士论文
[1]基于磁敏元件的寄生式时栅位移传感器研究[D]. 李志明.重庆理工大学 2017
[2]基于TMR和时栅技术的角位移传感机理及实验研究[D]. 王淑娴.重庆理工大学 2016
[3]嵌入式圆时栅传感器动态标定方法研究及误差分离与溯源[D]. 王婷.重庆理工大学 2016
[4]高刚度滚动直线导轨设计及精度分析[D]. 郑茜滢.哈尔滨工业大学 2013
[5]变耦合系数时栅位移传感器研究[D]. 武亮.重庆理工大学 2011
[6]数控机床直线滚动导轨动态特性研究[D]. 沈晓庆.浙江工业大学 2009
[7]磁栅绝对直线位移传感器的研究[D]. 陈亮.哈尔滨工业大学 2008
[8]用于长度测量的位移传感器及直线度补偿器[D]. 蔡明知.大连理工大学 2008
本文编号：2918524
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