一種六自由度微位移測量系統(tǒng)的研究
本文關(guān)鍵詞：一種六自由度微位移測量系統(tǒng)的研究
更多相關(guān)文章： 磁場建模 傳感器拓?fù)?/b> 多自由度位移測量 高精度位移測量
【摘要】：針對當(dāng)今制造業(yè)多自由度位移測量的方法測量自由度少,安裝調(diào)試?yán)щy等特點(diǎn),提出利用永磁體產(chǎn)生的空間磁場信息進(jìn)行多自由度位移解算的方法。在建立了永磁體磁場分布模型的基礎(chǔ)上利用有限元仿真數(shù)據(jù)繪出磁場分布圖比較磁場分布特點(diǎn);之后利用順序求解方法實現(xiàn)了六自由度的位移解算并仿真驗證該解算算法的正確性與可行性;最后在現(xiàn)有的多自由度運(yùn)動平臺的基礎(chǔ)上搭建了一套六自由度位移測量系統(tǒng)基本實現(xiàn)空間六自由度的位移測量功能。本論文所建立的測量系統(tǒng)可實現(xiàn)空間六自由度精密測量,具有結(jié)構(gòu)尺寸小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。具體工作如下:首先選擇合適的磁場源,圓柱永磁體和矩形永磁體因其結(jié)構(gòu)對稱性,用以在空間中產(chǎn)生有利于位移解算的磁場分布。在此基礎(chǔ)上利用電磁學(xué)基本原理建立兩種永磁體的磁場模型即磁感應(yīng)強(qiáng)度與空間位置坐標(biāo)的關(guān)系。運(yùn)用有限元仿真軟件對磁場模型進(jìn)行仿真,分析磁場分布的特點(diǎn),驗證理論模型的正確性。在建立磁場模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出一種傳感器的安裝拓?fù)洳⒁源送茖?dǎo)傳感器檢測量模型。對比圓柱形永磁體和矩形永磁體的檢測量模型后選擇易于實現(xiàn)多自由度位移解算的模型。在此基礎(chǔ)上,利用順序求解方法,基于運(yùn)動連續(xù)性實現(xiàn)由上一采樣時刻的位移高精度求解當(dāng)前時刻的位移,完成了空間六自由度的位移解算并在理想和有噪聲的條件下對解算算法進(jìn)行了仿真,驗證了該位移解算方法的有效性。最后在仿真的基礎(chǔ)上設(shè)計了測量系統(tǒng)實現(xiàn)方案,在現(xiàn)有的六自由度運(yùn)動平臺上完成了磁場檢測電路的設(shè)計和調(diào)試、上位機(jī)位移解算軟件的編程與調(diào)試等工作。最終完成了六自由度的位移測量實驗,并對實驗結(jié)果進(jìn)行初步分析。
【關(guān)鍵詞】：磁場建模 傳感器拓?fù)?/strong> 多自由度位移測量 高精度位移測量
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH822
【目錄】：
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-10
- 第一章 緒論10-23
- 1.1 課題研究背景及意義10-11
- 1.2 位移測量傳感器的分類11-17
- 1.3 國內(nèi)外多自由度位移測量技術(shù)發(fā)展17-21
- 1.4 研究問題提出和論文研究內(nèi)容21-23
- 第二章 永磁體選型與建模23-40
- 2.1 永磁體材料的選擇23-24
- 2.2 磁場建模的原理及方法24-26
- 2.2.1 磁感應(yīng)強(qiáng)度與畢奧-薩伐爾定律25-26
- 2.2.2 矢量磁位26
- 2.3 圓柱永磁體磁場建模及仿真驗證26-32
- 2.3.1 圓柱永磁體磁場建模26-29
- 2.3.2 圓柱永磁體磁場模型的仿真驗證29-32
- 2.4 矩形永磁體磁場建模及仿真驗證32-39
- 2.4.1 矩形永磁體磁場建模32-36
- 2.4.2 矩形永磁體磁場模型的仿真驗證36-39
- 2.5 本章小結(jié)39-40
- 第三章 傳感器檢測信號建模與位移解算40-56
- 3.1 傳感器檢測信號建模40-42
- 3.2 位移解算算法的選擇42-43
- 3.3 基于順序求解方法的六自由度微位移解算43-55
- 3.3.1 順序求解方法的基本原理43-45
- 3.3.2 基于圓柱永磁體磁場的六自由度微位移解算局限性45-47
- 3.3.3 基于矩形永磁體磁場的六自由度微位移解算47-50
- 3.3.4 基于矩形永磁體磁場的六自由度微位移解算仿真50-55
- 3.4 本章小結(jié)55-56
- 第四章 六自由度微位移測量實驗驗證56-66
- 4.1 六自由度微位移測量系統(tǒng)的實現(xiàn)56-62
- 4.1.1 六自由度位移測量平臺介紹56-58
- 4.1.2 霍爾傳感器電路設(shè)計58-60
- 4.1.3 霍爾傳感器標(biāo)定60-61
- 4.1.4 上位機(jī)解算軟件設(shè)計61-62
- 4.2 六自由度微位移測量實驗結(jié)果及分析62-65
- 4.3 本章小結(jié)65-66
- 第五章 結(jié)論與展望66-68
- 5.1 論文的主要結(jié)論66-67
- 5.2 后續(xù)研究展望67-68
- 致謝68-69
- 參考文獻(xiàn)69-72
- 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果72-73
【參考文獻(xiàn)】
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，本文編號：911521
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