【摘要】：關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機(jī)測量范圍不受導(dǎo)軌、標(biāo)尺和工作臺尺寸限制,更容易深入到正交坐標(biāo)測量機(jī)不易深入的工件部位去測量,并且具有靈活、便攜、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點而得到廣泛的應(yīng)用。但由于其手動拖拽的人工測量方式,可能引入不可預(yù)測的人為的測量誤差,也很難滿足在線、自動測量的需求,為此提出研究自驅(qū)動關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機(jī)。本文以自驅(qū)動關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機(jī)為研究對象,研究基于FPGA的關(guān)節(jié)模塊的測控系統(tǒng),包括角度測量、電機(jī)控制、驅(qū)動以及通訊等,為關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量機(jī)實現(xiàn)自動測量打下基礎(chǔ)。本文首先介紹了自驅(qū)動關(guān)節(jié)模塊的結(jié)構(gòu)和自驅(qū)動關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機(jī)的測量模型,在此基礎(chǔ)上設(shè)計了測控系統(tǒng)方案。介紹了無刷直流電機(jī)的工作原理,建立了其數(shù)學(xué)模型,用MATLAB/Simulink軟件搭建了無刷直流電機(jī)位置-速度-電流三閉環(huán)系統(tǒng)控制模型,采用PI控制算法,并進(jìn)行了仿真分析。所設(shè)計的測控系統(tǒng)以FPGA為核心,主要包括測量電路和控制電路兩大部分。測量電路包括電流采集電路,角度采集電路,霍爾信號采集電路等;控制電路主要是電機(jī)驅(qū)動控制電路。同時在FPGA上進(jìn)行了硬件程序設(shè)計,對于光柵傳感器,設(shè)計了信號整形、四細(xì)分辨向及可逆計數(shù)器程序;對于電流信號的采集,設(shè)計了采用AD轉(zhuǎn)換器采樣母線電阻兩端電壓的程序;對霍爾傳感器設(shè)計了根據(jù)霍爾信號對電機(jī)換相以及測速程序;設(shè)計了PWM脈寬調(diào)制、換相邏輯程序和PID控制算法程序等,實現(xiàn)對無刷直流電機(jī)的控制;設(shè)計了和上位機(jī)的串口通信程序。經(jīng)仿真分析,上述電路程序設(shè)計正確。最后,研制了關(guān)節(jié)模塊接口電路,建立了實驗平臺。搭建基于多面棱體和自準(zhǔn)直儀的光柵校準(zhǔn)系統(tǒng)對本設(shè)計的位置采集模塊進(jìn)行調(diào)試驗證,驗證了角度測量的可靠性。進(jìn)行了無刷直流電機(jī)控制實驗,對FPGA上控制程序及電機(jī)驅(qū)動電路加以驗證,基本功能得以實現(xiàn)。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH721
【圖文】：

圖 1.1 小阪研究所的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)Fig. 1.1 AACMM of KOSAKA學(xué)者 Werner Lotze 提出了一種為車間環(huán)境測量機(jī)，這種測量機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖如圖 1.2，關(guān)節(jié)，通過平面內(nèi)兩平行關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)動實現(xiàn) Z 坐標(biāo)的測量[6]。

圖 1.1 小阪研究所的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)Fig. 1.1 AACMM of KOSAKA國學(xué)者 Werner Lotze 提出了一種為車間環(huán)境而設(shè)計的標(biāo)測量機(jī)，這種測量機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖如圖 1.2，它有一個轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，通過平面內(nèi)兩平行關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動實現(xiàn) X,Y 坐移動實現(xiàn) Z 坐標(biāo)的測量[6]。

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本文編號：2713459