高速、高精度的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中需要采用可以實(shí)時(shí)進(jìn)行位置檢測(cè)的直線導(dǎo)軌副進(jìn)行精確定位。因此可以通過(guò)將直線導(dǎo)軌副與位置檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)檢測(cè)技術(shù)與被測(cè)系統(tǒng)的集成以及系統(tǒng)智能化。然而,目前采用檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)角測(cè)直線位移的方法引入的傳動(dòng)鏈誤差不可量化;采用外置直線位移傳感器會(huì)占用系統(tǒng)部分工作空間,且依賴精密機(jī)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(yán)重制約了其在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用。本課題在國(guó)家自然科學(xué)基金的支持下,分析了當(dāng)前機(jī)械系統(tǒng)中集成位移傳感器的研究現(xiàn)狀,提出了基于時(shí)變磁場(chǎng)的時(shí)柵直線導(dǎo)軌與基于TMR元件的時(shí)柵直線導(dǎo)軌,實(shí)現(xiàn)時(shí)柵與直線導(dǎo)軌的一體化設(shè)計(jì)。利用時(shí)柵傳感技術(shù),導(dǎo)軌滑塊副運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可同時(shí)完成導(dǎo)軌的導(dǎo)向功能以及實(shí)時(shí)位置檢測(cè)功能。其優(yōu)勢(shì)是無(wú)需安裝外置傳感器,節(jié)省機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)空間,且內(nèi)置傳感器具有精度高、抗復(fù)雜環(huán)境能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此,時(shí)柵直線導(dǎo)軌一體化設(shè)計(jì)的市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。本課題的主要研究工作與創(chuàng)新點(diǎn)包括:(1)分析了時(shí)柵直線導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量的原理,以時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理切入,提出了基于時(shí)變磁場(chǎng)的時(shí)柵直線導(dǎo)軌與基于TMR元件的時(shí)柵直線導(dǎo)軌的測(cè)量模型,以及位移解算方法。(2)結(jié)合檢... 

【文章來(lái)源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副

感器一體化測(cè)量是將傳感器嵌入到被測(cè)系統(tǒng)中，與被測(cè)單元融為一體，測(cè)，且結(jié)構(gòu)緊湊、信噪比高。此外，集成后的產(chǎn)品獨(dú)立完整，方便生未來(lái)傳感器檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展方向，同時(shí)也是產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、必經(jīng)過(guò)程。目前，將測(cè)量系統(tǒng)融入被測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一體化測(cè)量的檢測(cè)方式種：在被測(cè)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(hào)配以讀數(shù)頭形成帶檢測(cè)功能的系統(tǒng)。）光柵帶測(cè)量系統(tǒng)用光柵帶測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行角位移測(cè)量的產(chǎn)品有德國(guó)海德漢（Heidenhain）生產(chǎn)的 ERA 系列高強(qiáng)度鋼帶角編碼器[35]，如圖 1.2，其無(wú)內(nèi)置軸承，主零組件中，最大測(cè)量直徑可達(dá) 1146.1mm。進(jìn)行直線位移測(cè)量的產(chǎn)品有制的 RSLM 系列光柵帶[36]，如圖 1.3，其最大測(cè)量范圍達(dá) 10m，5m 范達(dá) 4μm。將鋼帶光柵尺安裝于被測(cè)系統(tǒng)時(shí)，對(duì)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(cè)量誤差；光柵帶的使用對(duì)環(huán)境要求苛刻，尤其對(duì)油污、粉塵敏感，振動(dòng)；需要定制且價(jià)格昂貴。

感器一體化測(cè)量是將傳感器嵌入到被測(cè)系統(tǒng)中，與被測(cè)單元融為一體，測(cè)，且結(jié)構(gòu)緊湊、信噪比高。此外，集成后的產(chǎn)品獨(dú)立完整，方便生未來(lái)傳感器檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展方向，同時(shí)也是產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、必經(jīng)過(guò)程。目前，將測(cè)量系統(tǒng)融入被測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一體化測(cè)量的檢測(cè)方式種：在被測(cè)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(hào)配以讀數(shù)頭形成帶檢測(cè)功能的系統(tǒng)。）光柵帶測(cè)量系統(tǒng)用光柵帶測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行角位移測(cè)量的產(chǎn)品有德國(guó)海德漢（Heidenhain）生產(chǎn)的 ERA 系列高強(qiáng)度鋼帶角編碼器[35]，如圖 1.2，其無(wú)內(nèi)置軸承，主零組件中，最大測(cè)量直徑可達(dá) 1146.1mm。進(jìn)行直線位移測(cè)量的產(chǎn)品有制的 RSLM 系列光柵帶[36]，如圖 1.3，其最大測(cè)量范圍達(dá) 10m，5m 范達(dá) 4μm。將鋼帶光柵尺安裝于被測(cè)系統(tǒng)時(shí)，對(duì)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(cè)量誤差；光柵帶的使用對(duì)環(huán)境要求苛刻，尤其對(duì)油污、粉塵敏感，振動(dòng)；需要定制且價(jià)格昂貴。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]機(jī)械制造領(lǐng)域測(cè)量技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用分析[J]. 李新建.  科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊. 2016(09)
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[6]磁柵位移傳感器[J]. 李瑾.  機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2014(01)
[7]基于相位差檢測(cè)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(jì)算機(jī)測(cè)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(shì)[J]. 劉焱,王燁.  自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用. 2013(06)
[9]用于極端和特殊條件下機(jī)械傳動(dòng)誤差檢測(cè)的寄生式時(shí)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(bào). 2013(02)
[10]高精度絕對(duì)式光柵尺研究進(jìn)展及技術(shù)難點(diǎn)[J]. 孫強(qiáng).  世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng). 2012(05)

博士論文
[1]基于時(shí)變磁場(chǎng)精確約束方法的時(shí)柵位移傳感器研究[D]. 湯其富.重慶大學(xué) 2015
[2]精密機(jī)械系統(tǒng)中的嵌入式時(shí)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(shí)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(kāi)發(fā)[D]. 馮明.中國(guó)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(shí)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(shí)柵技術(shù)的角位移傳感機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王淑嫻.重慶理工大學(xué) 2016
[3]嵌入式圓時(shí)柵傳感器動(dòng)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(dòng)直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)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(shí)柵位移傳感器研究[D]. 武亮.重慶理工大學(xué) 2011
[6]數(shù)控機(jī)床直線滾動(dòng)導(dǎo)軌動(dòng)態(tài)特性研究[D]. 沈曉慶.浙江工業(yè)大學(xué) 2009
[7]磁柵絕對(duì)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(zhǎng)度測(cè)量的位移傳感器及直線度補(bǔ)償器[D]. 蔡明知.大連理工大學(xué) 2008



本文編號(hào)：2918524