高精度光纤自动缠绕机研制

发布时间：2017-06-04 10:09

  本文关键词：高精度光纤自动缠绕机研制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光纤陀螺(FOG, Fiber Optic Gyroscope)是在激光陀螺基础上发展起来的一种新型导航方式,具有结构简单、性能稳定、动态范围大等优势,在民用和军用领域备受世界各国关注。目前国内在提高光纤陀螺精度方面的研究主要集中在对其输出漂移进行补偿,而对其核心元件—光纤环的加工关注比较少,在光纤环的绕制中引入的相位噪声是光纤陀螺噪声的最大来源,其缠绕质量直接影响光纤陀螺的性能。光纤缠绕机是进行光纤环绕制的专用设备,提高光纤缠绕机自动化水平、稳定性和控制精度是提高光纤陀螺精度最有效的措施,因此研制高精度的光纤自动缠绕机具有重要的实际意义。本文主要研究内容如下：第一章,介绍了光纤陀螺的原理及其优势,从光纤环的绕法以及光纤缠绕机两个方面,概述了光纤陀螺国内外研究现状,提出了本课题的研究意义和内容。第二章,参考国内外同类设备提出本文光纤缠绕机技术要求,并根据光纤环绕制工艺进行结构总体设计,分别对主轴系统、图像检测系统、供纤单元及其定位系统、自动排线系统等子系统进行设计,通过计算对关键元件进行选型及校核。第三章,提出了光纤自动缠绕机控制系统整体构架,搭建了以运动控制器为下位机,以触摸屏为上位机的控制系统,并从工艺要求出发,设计了主程序及人机界面,实现了单机调试,工艺参数配置,自动生产,故障诊断,断电恢复,实时监控等功能。第四章,针对光纤缠绕机特殊要求,搭建了一套以测力传感器,弹簧,供纤伺服电机,收纤伺服电机,张力控制器为核心的张力控制系统,对其进行数学建模,设计模糊自调整PID控制器,并对其进行仿真分析,仿真结果表明该张力控制器控制效果良好,可以满足光纤缠绕机张力控制的要求。第五章,分别用1号鱼线和试验光纤进行试绕,初步测试了本光纤缠绕机整机结构设计的合理性、可靠性,控制系统设计的简洁性、人性化程度,并在试绕过程中对不合理的设计进行改进,为后续试验打好基础。第六章,总结概述全文内容,提出了下一步工作展望。
【关键词】：光纤环 绕线机 四级对称绕法 张力控制 模糊自整定
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 光纤陀螺简介11-13
• 1.2 国内外研究现状13-20
• 1.2.1 光纤环绕法研究现状13-17
• 1.2.2 光纤缠绕机研究现状17-20
• 1.3 课题研究目的与意义20-21
• 1.4 课题研究的主要内容21-22
• 1.5 本章小结22-23
• 第2章 光纤缠绕机结构总体设计23-43
• 2.1 光纤环的生产工艺23-25
• 2.2 光纤缠绕机技术要求25-26
• 2.3 光纤缠绕机设备构成26-41
• 2.3.1 主轴系统26-32
• 2.3.2 图像检测系统32-34
• 2.3.3 供纤单元及其定位系统34-40
• 2.3.4 自动排线系统40-41
• 2.4 本章小结41-43
• 第3章 光纤缠绕机控制系统设计43-57
• 3.1 控制系统整体架构43-44
• 3.2 控制系统硬件电路总体设计44-50
• 3.2.1 运动控制器的选择44-46
• 3.2.2 触摸屏的选择46-47
• 3.2.3 系统电源控制电路设计47-48
• 3.2.4 电控柜设计48-50
• 3.3 控制系统软件总体设计50-56
• 3.3.1 主控程序的设计51-53
• 3.3.2 人机界面的设计53-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第4章 光纤缠绕机张力控制研究57-71
• 4.1 张力控制方案确定57-59
• 4.2 张力控制系统建模59-63
• 4.3 张力控制系统模糊自整定PID控制63-67
• 4.3.1 模糊自调整PID控制器结构设计63-64
• 4.3.2 建立隶属关系64-65
• 4.3.3 建立模糊控制规则表65-66
• 4.3.4 模糊推理系统的选择66-67
• 4.3.5 PID参数自整定计算67
• 4.4 仿真分析67-69
• 4.5 本章小结69-71
• 第5章 整机调试71-77
• 5.1 精度复核72-73
• 5.2 发现问题及改进73-75
• 5.3 本章小结75-77
• 第6章 总结与展望77-79
• 6.1 总结77-78
• 6.2 展望78-79
• 参考文献79-83

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本文编号：420667