精密二维运动平台实时标定实验与分析

论文摘要

随着高精密位移传感技术及高精密运动平台的广泛应用,人们对平台运动位移标定提出了越来越高的要求。目前国内对运动平台的标定方法大多是在平台处于静止状态下完成的。但是,当对某些特定系统如气浮运动平台进行标定时,由于平台静止时存在振动,会对标定造成影响。本文提出一种运动状态下进行标定的方法,能够实现平台位移系统与标定位移系统的实时同步采样。该方法可以减少因静止状态下的振动问题所产生的标定误差,实现对高精密运动平台位移的标定。基于蓝光激光干涉位移传感器,气浮导轨组成的高精密运动平台,Agilent 5529A双频激光干涉仪以及E1735A数据采集模块,建立了一套完整的AQB标定系统。通过对平台位移传感器细分系统进行测试,得到了产生良好AQB信号的条件。通过对AQB信号调理电路的设计,包括跟随、差分、放大、滤波、以及反相偏置等电路,获得了良好的AQB信号,并将调试好的电路制成了AQB信号调理电路板,通过了AQB信号调理测试。在完成了标定系统的硬件搭建以后,为实现运动状态下的AQB标定,进行了实时标定软件的开发,编译生成了可执行程序,并通过了实时采样测试。进行实时标定时,精密平台首先在直线电机驱动下匀速运动。运动平台的蓝光激光位移传感器产生AQB模拟信号,经调理电路板与细分器处理后输出AQB数字信号给E1735A数据采集模块。E1735A模块Mudulo计数器对AQB数字信号进行计数,达到预设采样间隔时输出一个瞬态脉冲。该瞬态脉冲即时将来自标定系统的瞬态位移数据存入硬件缓存区,软件系统随后及时读取该硬件缓存区的位移采样数据。通过累加AQB数字信号的总个数可得到精密平台的位移量。基于瞬态脉冲序列,该精密运动平台系统的位移量与由缓存区读得的标定系统的位移数据产生了实时对应关系。利用一元线性回归分析的方法对得到的实验数据进行处理,得到AQB运动状态下的标定结果并对实验结果进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 本课题研究的背景及意义
• 1.3 国内外相关技术发展现状
• 1.3.1 高精度定位技术的研究现状
• 1.3.2 标定技术的研究现状
• 1.4 本文主要研究内容安排
• 第2章 运动平台标定系统的搭建
• 2.1 引言
• 2.2 标定系统总体设计
• 2.3 激光干涉位移传感
• 2.3.1 激光干涉位移传感原理
• 2.3.2 干涉条纹的光电转换
• 2.4 气浮支撑台的搭建
• 2.4.1 平台支撑方式的选择
• 2.4.2 平台与传感系统的连接
• 2.5 细分系统的选择
• 2.6 E1735A 标定模块
• 2.7 本章小结
• 第3章 AQB 信号的调理
• 3.1 引言
• 3.2 AQB 信号的模拟
• 3.2.1 模拟信号的输入
• 3.2.2 数字细分信号的输出
• 3.3 实际AQB 信号的生成
• 3.3.1 光电传感信号提取电路
• 3.3.2 放大滤波电路
• 3.3.3 反向与偏置电路
• 3.4 细分系统实际波形测试
• 3.5 本章小结
• 第4章 实时标定软件设计与测试
• 4.1 引言
• 4.2 AQB 实时标定软件编程
• 4.2.1 采样模式的选择
• 4.2.2 AQB 采样软件编程
• 4.3 AQB 标定软件程序的实验测试
• 4.4 本章小结
• 第5章 实验结果与分析
• 5.1 引言
• 5.2 标定实验结果与分析
• 5.3 温度对系统误差的影响
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 实验数据