论文题目: 激光对中仪研发
论文类型: 硕士论文
论文专业: 光学
作者: 王智群
导师: 何士雅
关键词: 半导体激光器,单片机控制,对中,液晶显示
文献来源: 北京工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在需要主动轴带动从动轴旋转的大型、贵重机械设备中,检测两轴的中心线是否重合(即对中度)是动力机械等装配工作中十分重要的一步。如果对中良好,机器损坏将减少,突发故障得到防止及维修时间得到减少。经验证明, 对中不准将造成机械损坏,严重的将会危害操作人员生命安全。在两轴对中测量领域中,目前国外有多种高技术、高精度的光测量仪器,如德国普鲁夫激光对中仪,瑞典FIXTURLASER 激光对中仪等。本课题是由美国派利斯(北京)有限公司根据国内无该产品,而实际工业又急需的情况下,与北京工业大学合作建立激光对中仪研发项目的。激光对中仪是目前较为理想的精密对中测量仪器,它与回转轴相连接的是小巧而安全的半导体激光器(LD)和分辨率为6 的光电半导体位置探测器(PSD)。它的核心算法和人机交互功能由单片机系统完成。本论文在研发激光对中仪基础上完成。首先介绍半导体激光发生器产生激光的机理,然后根据激光的特性,研究了激光在测量中的不变量——能量中心。再研究了光接收器件位置敏感探测器PSD 探测机理和后续处理电路。依此机理,通过将激光束看成理想的直线,利用几何对称性,研究并建立双光束LD/PSD 激光对中仪数学模型,给出被测量参数坐标计算公式,通过该公式可得出两回转轴轴偏差、角偏差。在实际测量中,只要测量双光束LD/PSD 在两个角度时光斑的坐标,即可求得两轴的相对位置。系统核心MCU 是新华龙公司C8051F020 单片机,该单片机采集经过放大的PSD 输入电压信号,经过片内模/数(A/D)转换后,送入主处理机进行各种处理。最后,设计并研发整个仪器,系统包括半导体激光器、测量传感器、放大电路模块、单片机系统、LCD 显示模块和供电模块。um
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 对中在实际生产中的用途广泛
1.1.2 传统的对中方法耗时低效
1.1.3 激光对中仪的技术优势
1.2 激光对中仪发展的历程、现状
1.2.1 国际激光对中仪发展现状
1.2.2 国内激光对中仪发展现状
1.3 课题的提出
1.4 课题研究的目的和意义
1.5 主要的工作
第2章 半导体激光器技术
2.1 半导体激光器简介
2.1.1 半导体激光器简介
2.1.2 半导体激光器的发展阶段
2.1.3 半导体激光器的应用
2.1.4 半导体激光器的发展趋势
2.2 半导体激光器原理
2.2.1 粒子数反转
2.2.2 共振腔及光量子放大
2.2.3 阈值电流密度
2.3 光在测量中的不变量——能量中心
2.4 本章小结
第3章 基于光电子技术的位敏传感器
3.1 PSD 位敏传感器介绍
3.1.1 PSD 的分类与现状
3.1.2 PSD 研究展望
3.1.3 PSD 的优点
3.2 PSD 位敏传感器结构及原理
3.2.1 一维 PSD 结构及原理
3.2.2 二维 PSD 结构及原理
3.2.3 枕型二维位置敏感探测器的设计原理
3.2.4 实验用 PSD 主要指标
3.3 PSD 位敏传感器后续处理电路
3.3.1 WG200 信号处理器原理及分析
3.3.2 改进后放大电路原理图及分析
3.4 实验用PSD 性能分析
3.4.1 PSD 的X、Y 轴方向线性度测试
3.4.2 激光器不同光强对X、Y 轴单点影响
3.4.3 不同背景光对PSD 的X、Y 轴单点精度的影响
3.5 本章小结
第4章 双光束LD/PSD 数学模型
4.1 问题的提出
4.2 机械装置的设计
4.3 双光束 LD/PSD 数学模型的建立
4.3.1 三个坐标系的建立
4.3.2 两个中心坐标的计算
4.3.3 从动轴前后脚挪动距离的计算
4.4 双光束 LD/PSD 数学模型优点
4.5 本章小结
第5章 C8051F020 单片机电路
5.1 C8051F 系列单片机简介
5.2 Cygnal C8051F020 单片机片内资源和特点
5.2.1 F020 片内资源
5.2.2 F020 主要特点
5.3 C8051F020 中A/D 转换
5.3.1 ADC 的精度与通道
5.3.2 ADC 的速率与启动
5.3.3 ADC 的基准与增益
5.3.4 ADC 的数据与控制
5.3.5 激光对中仪的模数转换硬件连接
5.3.6 ADC 的激光对中仪程序
5.4 C8051F020DK 开发工具
5.4.1 C8051F020DK 开发工具简介
5.4.2 C8051F020DK 开发工具软、硬件设计
5.5 键盘原理及其硬件连接
5.6 本章小结
第6章 液晶显示模块软、硬件设计
6.1 液晶显示模块简介及选型
6.2 带字库 LCM128645ZK 模块的基本参数
6.2.1 外型及点阵尺寸图
6.2.2 电性能参数
6.2.3 LCM128645ZK 引脚说明
6.3 LCM128645ZK 模块硬件设计
6.4 LCM128645ZK 模块的指令分析和指令集
6.4.1 指令分析
6.4.2 基本指令集
6.4.3 扩充指令集
6.5 激光对中仪显示软件设计
6.5.1 接口定义
6.5.2 关于液晶显示的几个子程序
6.5.3 并行方式上电初始化程序分析
6.5.4 激光对中仪显示模块软件程序分析
6.6 本章小结
结论
参考文献
附录
致谢
发布时间: 2005-09-21
参考文献
- [1].激光对中仪的设计与研制[D]. 孟海星.沈阳理工大学2010
- [2].一种多功能激光对中仪的设计和实验[D]. 马喜来.电子科技大学2005
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- [5].激光显微操纵器的设计研究[D]. 李宁.长春理工大学2010
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- [7].用于原子冷却的激光注入锁定放大研究[D]. 汪栋.华中科技大学2016
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- [9].激光微细加工研究[D]. 曹思维.长春理工大学2008
- [10].激光在光学元件清洗中的应用研究[D]. 尹烨.电子科技大学2007
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- [6].激光对中测量系统的研究与开发[D]. 杜希鹏.西北农林科技大学2005
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- [8].便携式对中/准直测量分析仪研究[D]. 王星联.兰州理工大学2005
- [9].一种多功能激光对中仪的设计和实验[D]. 马喜来.电子科技大学2005
- [10].基于LD/PSD的激光同轴度校正技术研究[D]. 郑二功.武汉理工大学2006