高速、高精度的直線進給運動中需要采用可以實時進行位置檢測的直線導(dǎo)軌副進行精確定位。因此可以通過將直線導(dǎo)軌副與位置檢測系統(tǒng)進行一體化設(shè)計,實現(xiàn)檢測技術(shù)與被測系統(tǒng)的集成以及系統(tǒng)智能化。然而,目前采用檢測電機轉(zhuǎn)角測直線位移的方法引入的傳動鏈誤差不可量化;采用外置直線位移傳感器會占用系統(tǒng)部分工作空間,且依賴精密機械等分的傳統(tǒng)位移傳感器精度難再提升、抗環(huán)境干擾能力弱,嚴重制約了其在工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用。本課題在國家自然科學(xué)基金的支持下,分析了當(dāng)前機械系統(tǒng)中集成位移傳感器的研究現(xiàn)狀,提出了基于時變磁場的時柵直線導(dǎo)軌與基于TMR元件的時柵直線導(dǎo)軌,實現(xiàn)時柵與直線導(dǎo)軌的一體化設(shè)計。利用時柵傳感技術(shù),導(dǎo)軌滑塊副運動過程中可同時完成導(dǎo)軌的導(dǎo)向功能以及實時位置檢測功能。其優(yōu)勢是無需安裝外置傳感器,節(jié)省機構(gòu)的運動空間,且內(nèi)置傳感器具有精度高、抗復(fù)雜環(huán)境能力強等優(yōu)點。因此,時柵直線導(dǎo)軌一體化設(shè)計的市場應(yīng)用前景廣闊。本課題的主要研究工作與創(chuàng)新點包括:(1)分析了時柵直線導(dǎo)軌實現(xiàn)位移測量的原理,以時空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理切入,提出了基于時變磁場的時柵直線導(dǎo)軌與基于TMR元件的時柵直線導(dǎo)軌的測量模型,以及位移解算方法。(2)結(jié)合檢... 

【文章來源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

滾動直線導(dǎo)軌副

感器一體化測量是將傳感器嵌入到被測系統(tǒng)中，與被測單元融為一體，測，且結(jié)構(gòu)緊湊、信噪比高。此外，集成后的產(chǎn)品獨立完整，方便生未來傳感器檢測系統(tǒng)的發(fā)展方向，同時也是產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)集成化、智能化、必經(jīng)過程。目前，將測量系統(tǒng)融入被測系統(tǒng)實現(xiàn)一體化測量的檢測方式種：在被測系統(tǒng)黏貼高精度的光柵帶、磁柵帶以及鋼柵帶并配以讀數(shù)系統(tǒng)上錄制等分磁信號配以讀數(shù)頭形成帶檢測功能的系統(tǒng)。）光柵帶測量系統(tǒng)用光柵帶測量系統(tǒng)進行角位移測量的產(chǎn)品有德國海德漢（Heidenhain）生產(chǎn)的 ERA 系列高強度鋼帶角編碼器[35]，如圖 1.2，其無內(nèi)置軸承，主零組件中，最大測量直徑可達 1146.1mm。進行直線位移測量的產(chǎn)品有制的 RSLM 系列光柵帶[36]，如圖 1.3，其最大測量范圍達 10m，5m 范達 4μm。將鋼帶光柵尺安裝于被測系統(tǒng)時，對安裝基圓或基體平面的較高，在一般生產(chǎn)條件下，基圓或基體平面與光柵尺熱膨脹系數(shù)難以相入測量誤差；光柵帶的使用對環(huán)境要求苛刻，尤其對油污、粉塵敏感，振動；需要定制且價格昂貴。

感器一體化測量是將傳感器嵌入到被測系統(tǒng)中，與被測單元融為一體，測，且結(jié)構(gòu)緊湊、信噪比高。此外，集成后的產(chǎn)品獨立完整，方便生未來傳感器檢測系統(tǒng)的發(fā)展方向，同時也是產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)集成化、智能化、必經(jīng)過程。目前，將測量系統(tǒng)融入被測系統(tǒng)實現(xiàn)一體化測量的檢測方式種：在被測系統(tǒng)黏貼高精度的光柵帶、磁柵帶以及鋼柵帶并配以讀數(shù)系統(tǒng)上錄制等分磁信號配以讀數(shù)頭形成帶檢測功能的系統(tǒng)。）光柵帶測量系統(tǒng)用光柵帶測量系統(tǒng)進行角位移測量的產(chǎn)品有德國海德漢（Heidenhain）生產(chǎn)的 ERA 系列高強度鋼帶角編碼器[35]，如圖 1.2，其無內(nèi)置軸承，主零組件中，最大測量直徑可達 1146.1mm。進行直線位移測量的產(chǎn)品有制的 RSLM 系列光柵帶[36]，如圖 1.3，其最大測量范圍達 10m，5m 范達 4μm。將鋼帶光柵尺安裝于被測系統(tǒng)時，對安裝基圓或基體平面的較高，在一般生產(chǎn)條件下，基圓或基體平面與光柵尺熱膨脹系數(shù)難以相入測量誤差；光柵帶的使用對環(huán)境要求苛刻，尤其對油污、粉塵敏感，振動；需要定制且價格昂貴。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于磁導(dǎo)調(diào)制的直線式時柵位移傳感器[J]. 陳錫侯,曹煥,武亮,朱海.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2017(01)
[2]國務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃的通知[J].   中華人民共和國國務(wù)院公報. 2016(24)
[3]機械制造領(lǐng)域測量技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用分析[J]. 李新建.  科技經(jīng)濟導(dǎo)刊. 2016(09)
[4]變耦型時柵位移傳感器理論模型與誤差研究[J]. 魯進,陳錫侯,武亮,湯其富.  儀器儀表學(xué)報. 2016(03)
[5]復(fù)雜機電系統(tǒng)中的嵌入式位置檢測新技術(shù)體系研究[J]. 彭東林,付敏,鄭方燕,武亮,孫世政,湯其富.  機械工程學(xué)報. 2015(22)
[6]磁柵位移傳感器[J]. 李瑾.  機械工程與自動化. 2014(01)
[7]基于相位差檢測算法的磁柵導(dǎo)軌拼接技術(shù)研究[J]. 李芳,谷文韜,雷少坤,周少偉.  計算機測量與控制. 2013(07)
[8]位移傳感器的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 劉焱,王燁.  自動化技術(shù)與應(yīng)用. 2013(06)
[9]用于極端和特殊條件下機械傳動誤差檢測的寄生式時柵研究[J]. 彭東林,李彥,付敏,高忠華,陳錫侯,陳自然.  儀器儀表學(xué)報. 2013(02)
[10]高精度絕對式光柵尺研究進展及技術(shù)難點[J]. 孫強.  世界制造技術(shù)與裝備市場. 2012(05)

博士論文
[1]基于時變磁場精確約束方法的時柵位移傳感器研究[D]. 湯其富.重慶大學(xué) 2015
[2]精密機械系統(tǒng)中的嵌入式時柵傳感新技術(shù)研究[D]. 孫世政.合肥工業(yè)大學(xué) 2015
[3]新型時柵位移傳感器研究[D]. 陳錫侯.重慶大學(xué) 2007
[4]霍爾相位傳感器的研究開發(fā)[D]. 馮明.中國科學(xué)院研究生院（上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所） 2004

碩士論文
[1]基于磁敏元件的寄生式時柵位移傳感器研究[D]. 李志明.重慶理工大學(xué) 2017
[2]基于TMR和時柵技術(shù)的角位移傳感機理及實驗研究[D]. 王淑嫻.重慶理工大學(xué) 2016
[3]嵌入式圓時柵傳感器動態(tài)標(biāo)定方法研究及誤差分離與溯源[D]. 王婷.重慶理工大學(xué) 2016
[4]高剛度滾動直線導(dǎo)軌設(shè)計及精度分析[D]. 鄭茜瀅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[5]變耦合系數(shù)時柵位移傳感器研究[D]. 武亮.重慶理工大學(xué) 2011
[6]數(shù)控機床直線滾動導(dǎo)軌動態(tài)特性研究[D]. 沈曉慶.浙江工業(yè)大學(xué) 2009
[7]磁柵絕對直線位移傳感器的研究[D]. 陳亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[8]用于長度測量的位移傳感器及直線度補償器[D]. 蔡明知.大連理工大學(xué) 2008



本文編號：2918524