旋转编码器自动校装系统开发
发布时间：2021-05-10 15:07
编码器作为一种精密传感器,是伺服控制系统实现闭环控制的关键部分,其分辨率和安装误差决定了伺服控制系统的性能指标。伺服电机出厂之前应完成编码器的安装调零,使伺服电机转子的机械零点与编码器零位对齐。传统安装方法是生产厂家通过人工完成这项工作,其安装精度和效率低下。为实现编码器安装调零工作的高精度化与自动化,本文提出并设计了一种包括编码器精度检测功能的旋转编码器自动校装系统。具体内容如下:首先,本文分析了编码器精度检测原理和安装调零原理,根据技术指标要求,设计了旋转编码器自动校装系统总体方案。采用高精度绝对式编码器配合步进电机,实现了编码器精度检测、伺服电机位置控制以及增量式编码器Z相信号定位。并根据系统总体方案设计了编码器精度检测和安装调零的工作流程。其次,本文根据自动校装系统功能划分,对系统进行了硬件和软件设计。硬件设计主要包括机械结构设计及部件选型、编码器通信电路设计等;软件设计包括下位机软件设计与上位机系统开发。下位机STM32F429单片机负责控制步进电机旋转、编码器数据采集、与上位机通信等;上位机系统负责编码器安装调零和精度检测过程中指令发送、数据接收与处理、误差计算与显示、误差...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文主要研究内容
第二章 自动校装系统总体方案
2.1 编码器工作原理及分类
2.1.1 编码器工作原理
2.1.2 编码器分类
2.2 编码器检测原理
2.3 编码器安装调零原理
2.4 校装系统总体方案
2.4.1 校装系统主要技术指标
2.4.2 校装系统方案设计
2.5 校装系统工作流程
2.5.1 编码器检测工作流程
2.5.2 编码器安装调零工作流程
2.6 本章小结
第三章 自动校装系统硬件设计
3.1 主控板选择
3.2 传动模块设计
3.2.1 步进电机选择
3.2.2 滚珠丝杠滑台
3.2.3 步进电机驱动器
3.3 基准模块设计
3.3.1 角度基准选择
3.3.2 多摩川编码器辅助短轴设计
3.4 装夹模块设计
3.4.1 编码器夹具设计
3.4.2 编码器夹具体静力学分析
3.5 编码器通信模块设计
3.5.1 绝对式编码器通信协议
3.5.2 RS485通信电路设计
3.6 本章小结
第四章 自动校装系统软件关键模块开发
4.1 软件设计总体方案
4.1.1 总体方案设计
4.1.2 软件流程图
4.2 下位机STM32F429软件设计
4.2.1 开发环境介绍
4.2.2 主程序设计
4.2.3 增量式编码器数据采集
4.2.4 绝对式编码器数据采集
4.2.5 步进电机控制
4.2.6 串口通信
4.3 上位机软件开发
4.3.1 上位机开发工具选择
4.3.2 上位机软件整体架构
4.3.3 串口通信开发
4.3.4 多线程开发
4.3.5 图表及保存开发
4.3.6 数据库开发
4.4 本章小结
第五章 自动校装系统综合性能实验评估
5.1 基准检测误差
5.2 电机传动误差
5.2.1 电机运动数学模型
5.2.2 电机传动误差仿真分析
5.3 滚珠丝杠滑台误差
5.4 总体误差分析
5.5 检测实验及结果分析
5.5.1 检测平台及对象
5.5.2 编码器检测实验
5.5.3 检测结果分析
5.6 安装实验及结果分析
5.6.1 安装平台及对象
5.6.2 增量式编码器安装实验
5.6.3 绝对式编码器安装实验
5.6.4 安装结果分析
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录 A 自动校装系统程序
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]伺服电机的发展及研究综述[J]. 彭小武,刘江涛,赖德全. 南方农机. 2019(12)
[2]基于小波变换的伺服电机位置检测误差修正方法[J]. 彭东林,唐渐鸿,王淑娴,张准. 重庆理工大学学报(自然科学). 2019(05)
[3]绝对式磁编码器设计及其在伺服系统的应用[J]. 袁野. 传感技术学报. 2019(04)
[4]基于Qt的自动化分装热室控制界面设计[J]. 张少伟,葛斌,张磊,魏凌轩,伍进平. 计算机系统应用. 2018(09)
[5]伺服电机位置检测技术综述[J]. 王淑娴,彭东林,吴治峄,唐渐鸿. 仪器仪表学报. 2018(08)
[6]圆光栅编码器安装与对准[J]. 刘帅. 电子工业专用设备. 2018(04)
[7]基于STM32的RS485总线多路超声波测距系统[J]. 郑昆,侯卫国,姚婧,华扬. 仪表技术与传感器. 2018(06)
[8]基于视窗平台的UPS产品质量检测系统开发[J]. 俞潇强,陈家新,胡晨阳,陈革,齐亚滨. 组合机床与自动化加工技术. 2018(04)
[9]步进电机控制系统建模及加减速曲线优化[J]. 王邦继,刘庆想,周磊,卜朗,李相强,张健穹. 电机与控制学报. 2018(01)
[10]滚珠丝杠副综合测试平台定位误差研究[J]. 王晓晓. 机床与液压. 2017(14)
博士论文
[1]工业机械臂交流伺服控制系统关键技术研究[D]. 梁学修.中国农业机械化科学研究院 2017
[2]永磁同步电机伺服系统控制策略的研究[D]. 林伟杰.浙江大学 2005
硕士论文
[1]基于以太网的飞行模拟器数据采集系统软硬件设计[D]. 王莉.西安电子科技大学 2018
[2]小型绝对式光电编码器自动检测装置数据采集及控制系统[D]. 姜铁征.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[3]光栅编码器可靠性试验装置研制[D]. 周欣达.吉林大学 2018
[4]基于嵌入式平台的仓储管理系统开发[D]. 张志成.西安工程大学 2018
[5]滚珠丝杠副设计制造可靠性关键技术研究[D]. 肖杨亮.重庆大学 2018
[6]滚珠丝杠副综合性能测评方法与试验研究[D]. 徐阳阳.南京理工大学 2018
[7]基于DSP的永磁同步电机伺服控制算法研究[D]. 张丹.西南交通大学 2017
[8]基于ARM的伺服控制器研发[D]. 魏朋涛.中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所) 2016
[9]高速滚珠丝杆副机械特性分析[D]. 宗帅.青海大学 2016
[10]光电轴角编码器的联轴器对其精度影响的技术研究[D]. 杜广升.大连理工大学 2015
本文编号：3179576
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文主要研究内容
第二章 自动校装系统总体方案
2.1 编码器工作原理及分类
2.1.1 编码器工作原理
2.1.2 编码器分类
2.2 编码器检测原理
2.3 编码器安装调零原理
2.4 校装系统总体方案
2.4.1 校装系统主要技术指标
2.4.2 校装系统方案设计
2.5 校装系统工作流程
2.5.1 编码器检测工作流程
2.5.2 编码器安装调零工作流程
2.6 本章小结
第三章 自动校装系统硬件设计
3.1 主控板选择
3.2 传动模块设计
3.2.1 步进电机选择
3.2.2 滚珠丝杠滑台
3.2.3 步进电机驱动器
3.3 基准模块设计
3.3.1 角度基准选择
3.3.2 多摩川编码器辅助短轴设计
3.4 装夹模块设计
3.4.1 编码器夹具设计
3.4.2 编码器夹具体静力学分析
3.5 编码器通信模块设计
3.5.1 绝对式编码器通信协议
3.5.2 RS485通信电路设计
3.6 本章小结
第四章 自动校装系统软件关键模块开发
4.1 软件设计总体方案
4.1.1 总体方案设计
4.1.2 软件流程图
4.2 下位机STM32F429软件设计
4.2.1 开发环境介绍
4.2.2 主程序设计
4.2.3 增量式编码器数据采集
4.2.4 绝对式编码器数据采集
4.2.5 步进电机控制
4.2.6 串口通信
4.3 上位机软件开发
4.3.1 上位机开发工具选择
4.3.2 上位机软件整体架构
4.3.3 串口通信开发
4.3.4 多线程开发
4.3.5 图表及保存开发
4.3.6 数据库开发
4.4 本章小结
第五章 自动校装系统综合性能实验评估
5.1 基准检测误差
5.2 电机传动误差
5.2.1 电机运动数学模型
5.2.2 电机传动误差仿真分析
5.3 滚珠丝杠滑台误差
5.4 总体误差分析
5.5 检测实验及结果分析
5.5.1 检测平台及对象
5.5.2 编码器检测实验
5.5.3 检测结果分析
5.6 安装实验及结果分析
5.6.1 安装平台及对象
5.6.2 增量式编码器安装实验
5.6.3 绝对式编码器安装实验
5.6.4 安装结果分析
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录 A 自动校装系统程序
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]伺服电机的发展及研究综述[J]. 彭小武,刘江涛,赖德全. 南方农机. 2019(12)
[2]基于小波变换的伺服电机位置检测误差修正方法[J]. 彭东林,唐渐鸿,王淑娴,张准. 重庆理工大学学报(自然科学). 2019(05)
[3]绝对式磁编码器设计及其在伺服系统的应用[J]. 袁野. 传感技术学报. 2019(04)
[4]基于Qt的自动化分装热室控制界面设计[J]. 张少伟,葛斌,张磊,魏凌轩,伍进平. 计算机系统应用. 2018(09)
[5]伺服电机位置检测技术综述[J]. 王淑娴,彭东林,吴治峄,唐渐鸿. 仪器仪表学报. 2018(08)
[6]圆光栅编码器安装与对准[J]. 刘帅. 电子工业专用设备. 2018(04)
[7]基于STM32的RS485总线多路超声波测距系统[J]. 郑昆,侯卫国,姚婧,华扬. 仪表技术与传感器. 2018(06)
[8]基于视窗平台的UPS产品质量检测系统开发[J]. 俞潇强,陈家新,胡晨阳,陈革,齐亚滨. 组合机床与自动化加工技术. 2018(04)
[9]步进电机控制系统建模及加减速曲线优化[J]. 王邦继,刘庆想,周磊,卜朗,李相强,张健穹. 电机与控制学报. 2018(01)
[10]滚珠丝杠副综合测试平台定位误差研究[J]. 王晓晓. 机床与液压. 2017(14)
博士论文
[1]工业机械臂交流伺服控制系统关键技术研究[D]. 梁学修.中国农业机械化科学研究院 2017
[2]永磁同步电机伺服系统控制策略的研究[D]. 林伟杰.浙江大学 2005
硕士论文
[1]基于以太网的飞行模拟器数据采集系统软硬件设计[D]. 王莉.西安电子科技大学 2018
[2]小型绝对式光电编码器自动检测装置数据采集及控制系统[D]. 姜铁征.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[3]光栅编码器可靠性试验装置研制[D]. 周欣达.吉林大学 2018
[4]基于嵌入式平台的仓储管理系统开发[D]. 张志成.西安工程大学 2018
[5]滚珠丝杠副设计制造可靠性关键技术研究[D]. 肖杨亮.重庆大学 2018
[6]滚珠丝杠副综合性能测评方法与试验研究[D]. 徐阳阳.南京理工大学 2018
[7]基于DSP的永磁同步电机伺服控制算法研究[D]. 张丹.西南交通大学 2017
[8]基于ARM的伺服控制器研发[D]. 魏朋涛.中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所) 2016
[9]高速滚珠丝杆副机械特性分析[D]. 宗帅.青海大学 2016
[10]光电轴角编码器的联轴器对其精度影响的技术研究[D]. 杜广升.大连理工大学 2015
本文编号：3179576
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