触针式微位移传感信号的采集及横向扫描系统的研究

发布时间：2017-08-20 05:17

  本文关键词：触针式微位移传感信号的采集及横向扫描系统的研究

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【摘要】：随着当今社会对精密机器需求的不断提高,精密制造与精密测量领域的地位越来越重要,其关系着整个国家的工业水平,粗糙度轮廓仪是用于精密测量的重要仪器。目前国内粗糙度轮廓仪技术还不够成熟,因此设计一款精度较高的轮廓仪具有重要现实意义。本文对横向扫描系统、触针恒力控制系统与触针位移信号采集系统等方面进行了前期研究。首先对横向扫描系统的各种技术方案进行了分析,根据横向扫描系统的抗震性要求,确定了同步带拖动扫描块的方案,对扫描过程中可能出现的爬行进行分析,并对以材料为工具钢的基准杆,合金铜为摩擦片的摩擦副进行了设计。其次在触针恒力控制系统上,为恒力音圈电机开发了恒力驱动器。采用12位数模转换器提供微弱可变电压,射极跟随器进行隔离跟随,利用达林顿管放大电流驱动负载。然后在触针位移信号采集系统上,利用光栅角度传感器、数据采集卡和上位机形成采集系统,上位机根据通讯协议向采集卡发送字符命令,接受并处理采集卡返回的数值,显示在上位机软件上。最后为横向扫描系统、触针恒力控制系统与触针位移信号采集系统搭建实验平台,以此来验证实验系统的可行性。触针恒力控制是基于光栅角度传感器测得的触针杠杆角度信号,转换为变化的音圈电机电流值,并通过恒力驱动器输给音圈电机,实现触针测量力的恒定。通过对Fresnel光学镜片轮廓的测量及比对实验,验证了横向扫描系统及采集系统可以正确采集样件的轮廓数据。
【关键词】：横向扫描 信号采集 恒力驱动器 探测力
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG84
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题来源8
• 1.2 课题背景及意义8-9
• 1.3 国内外研究概况9-12
• 1.3.1 国外研究现状9-10
• 1.3.2 国内研究现状10-12
• 1.4 主要研究内容12-13
• 第2章 横向扫描系统结构设计13-24
• 2.1 引言13
• 2.2 横向扫描系统方案选型13-14
• 2.3 横向扫描系统结构设计14-19
• 2.3.1 动力系统15-16
• 2.3.2 同步带传动型拖动系统16-17
• 2.3.2 导向系统17-19
• 2.4 横向扫描系统的爬行性19-21
• 2.4.1 模型构建19-21
• 2.4.2 爬行临界参数21
• 2.5 纵向位移系统与整体结构21-22
• 2.6 本章小结22-24
• 第3章 控制系统硬件设计24-38
• 3.1 引言24
• 3.2 整体控制电路24
• 3.3 恒力驱动器设计24-33
• 3.3.1 电源模块25-26
• 3.3.2 最小控制电路26-27
• 3.3.3 驱动电路27-29
• 3.3.4 ,DA模块29-30
• 3.3.5 ,AD模块30-32
• 3.3.6 电路板设计与调试32-33
• 3.4 触针式微位移测量系统33-35
• 3.4.1 触针式测量头参数33-34
• 3.4.2 光栅信号采集34-35
• 3.5 直流电机驱动器选型35
• 3.6 其它硬件选型35-37
• 3.7 本章小结37-38
• 第4章 上位机与下位机软件设计38-47
• 4.1 引言38
• 4.2 数据采集与处理38-39
• 4.2.1 数据采集38-39
• 4.2.2 提取轮廓信号39
• 4.3 下位机程序编写39-43
• 4.3.1 主程序编写40
• 4.3.2 串口中断程序编写40
• 4.3.3 直流电机与步进电机控制程序40-42
• 4.3.4 四相摇杆程序42-43
• 4.4 上位机程序43-45
• 4.4.1 采集程序与系统设置43-44
• 4.4.2 串口的初始化44-45
• 4.5 本章小结45-47
• 第5章 实验与分析47-59
• 5.1 引言47
• 5.2 基准杆直线度测量47-48
• 5.3 恒力驱动实验48-53
• 5.4 联调实验53-58
• 5.5 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 张从鹏;刘强;;直线电机气浮精密定位平台设计与控制[J];北京航空航天大学学报;2008年02期

2 李伯奎;李年莲;刘远伟;左敦稳;;表面粗糙度功能参数及其三维量值的实验研究[J];机械设计与制造;2011年09期

3 张文俊;浅谈数控机床爬行现象的解决[J];机械研究与应用;2005年04期

4 田晓;王翠表;祝彦;;SiC与ZrO_2摩擦副疲劳磨损的有限元分析[J];润滑与密封;2009年08期

5 郧建平;杨旭东;谢铁邦;张玲玲;;一种接触式大量程表面形貌测量仪[J];中国机械工程;2008年08期

6 ;A Contact and Non-Contact Hybrid Profilometer with Large Range[J];Wuhan University Journal of Natural Sciences;2007年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘立伟;大范围触针扫描表面形貌测量仪的支撑及驱动系统设计[D];华中科技大学;2013年

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本文编号：704792