环型精密碳膜电位计自动修刻算法研究与系统的建立

论文摘要

环型精密碳膜电位计作为角位移传感器广泛的应用于航空航天领域液压伺服机构中。随着国家大力发展航空航天事业,环型电位计的需求量日益加大,而传统的、高强度的手工修刻方式已经不能满足生产需要。本文以某一型号环型电位计为例,研究环型电位计的普适修刻算法,以改善电位计的非线性误差,建立自动修刻系统以实现检测以及修刻过程的自动化,从而提高生产效率,解决供需矛盾。本文首先明确了环型电位计的工作原理,然后分析了评价电位计优劣的几个指标,并针对非线性误差这一重要指标提出了一种新的基于恒流源的总电压反馈修刻算法。该算法在整个修刻过程中仅需测量输出电压这一单一物理量,同时,引入的总电压反馈算法可以免除加工时电刷的参与,使测量及修刻过程得到简化。提出的自动寻零算法可以快速、准确、自动的令电刷和修刻头位于初始位置,提高了系统的自动化程度。根据所提出的自动修刻算法,本文建立了一套自动修刻系统。系统由硬件和软件部分组成,其中,硬件部分由外购件和自行设计的工装夹具、测量机构及专用电路组成;软件部分采用最新版的VC++ 2010编写,利用多线程技术使各轴驱动、检测、修刻、数据存储及打印输出等功能模块相互协调,编写的控制软件界面友好、可操作性强。本文设计了几组实验,用以确定软件编制中涉及的修刻头每步进给量及电压测量稳定时间等工艺参数。同时,分析了修刻过程中获取的数据产生误差的诸多原因,提出了诸如修刻头半径补偿、机械滞后补偿、零位区域补偿及偏心量补偿等误差补偿算法。实验证明,该自动修刻算法是可行且高效的,该自动修刻系统是稳定、可靠的,其修刻结果能够满足需求方的需要。最后,本文对课题仍需继续探讨的诸如闭环控制、告诉数据采集等技术问题做了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 电位计自动修刻的背景及意义
• 1.2 电位计制造在国内外的研究状况
• 1.3 本课题的主要内容
• 第2章 环型电位计自动修刻算法研究
• 2.1 环型电位计的工作原理
• 2.2 环型电位计的主要技术指标
• 2.3 基于恒流源的自动修刻算法
• 2.4 电位计自动寻零算法
• 2.4.1 自动寻找电位计中心零位
• 2.4.2 自动寻找电位计碳膜边界
• 2.4.3 自动寻找电位计圆心
• 2.4.4 修刻头z向自动寻零
• 2.5 本章小结
• 第3章 环型电位计自动修刻系统硬件设计
• 3.1 修刻系统硬件总体设计
• 3.2 修刻系统机械部分设计
• 3.2.1 数控三维工作台
• 3.2.2 旋转工作台
• 3.2.3 电位计夹具设计
• 3.2.4 电位计测量机构设计
• 3.3 修刻系统电路部分设计
• 3.3.1 三维工作台及旋转工作台的控制
• 3.3.2 电主轴的控制
• 3.3.3 恒流源的设计
• 3.3.4 电参量的数据采集
• 3.3.5 继电器板的设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 环型电位计自动修刻系统软件设计
• 4.1 自动修刻系统软件总体设计
• 4.2 数字量输入输出程序
• 4.2.1 工作平台各轴驱动程序实现
• 4.2.2 数据采集程序实现
• 4.3 电位计自动测量程序设计
• 4.4 电位计自动修刻程序设计
• 4.5 绘图、数据保存与打印
• 4.5.1 绘图与数据保存
• 4.5.2 数据报表打印程序
• 4.6 本章小结
• 第5章 检测与修刻实验及误差分析
• 5.1 自动修刻工艺实验内容及方法设计
• 5.1.1 决定修刻头进给量
• 5.1.2 决定电压测量稳定时间
• 5.2 修刻系统的误差分析与补偿
• 5.2.1 电刷刚度引起的运动滞后补偿
• 5.2.2 零位区域补偿
• 5.2.3 偏心量补偿
• 5.3 自动修刻实验
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 附录1 环型电位计自动修刻系统机械图
• 附录2 环型电位计自动修刻系统电路图
• 附录3 环型电位计系统总体
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢