本文關(guān)鍵詞：激光追蹤儀控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究

  更多相關(guān)文章： 激光跟蹤測量系統(tǒng) 坐標測量機 數(shù)控機床 激光追蹤儀 控制系統(tǒng)

【摘要】：目前,對于大型工件,采用傳統(tǒng)的有導軌測量,測量裝置中需要配備與被測工件尺寸相當長度的導軌,大長度導軌在實踐中的困難較大,甚至是無法完全實現(xiàn)的。因此,研究其它無需導軌導向的激光干涉測長的方法和實用技術(shù),就顯得尤為重要。應(yīng)用傳統(tǒng)的激光干涉儀,實現(xiàn)激光跟蹤測量系統(tǒng)就成為一項具有現(xiàn)實意義的工作。激光跟蹤儀和激光追蹤儀是基于激光跟蹤測量系統(tǒng)下的兩種測量工具。激光跟蹤儀屬于被動跟蹤,是被動地跟蹤目標靶鏡進行測量。而激光追蹤儀屬于主動追蹤,測量過程中要事先對目標靶鏡進行路徑規(guī)劃,實現(xiàn)激光追蹤儀對目標靶鏡的主動追蹤。本課題的目的就是在傳統(tǒng)商業(yè)激光跟蹤儀的基礎(chǔ)上,設(shè)計一臺專用于校準坐標測量機與數(shù)控機床的激光追蹤儀。本課題為我國激光跟蹤測量系統(tǒng)的自主研制和創(chuàng)新研制提供了技術(shù)儲備。論文主要圍繞激光追蹤儀的跟蹤控制系統(tǒng)進行研究,具體內(nèi)容如下:(1)分別設(shè)計了基于STC15F2K60S2單片機和基于MPC08SP運動控制卡的兩種激光跟蹤控制系統(tǒng)。(2)進行了單板硬件電路的設(shè)計,包括四象限光電二極管光信號的I/V轉(zhuǎn)換和信號處理電路、信號的AD采集電路與電機控制電路。(3)基于四象限光電二極管的工作原理,通過極坐標公式和坐標變換公式推導了四象限光電二極管在對角線算法中輸出信號與激光光斑偏移量之間準確的數(shù)學模型,為后續(xù)的控制算法提供了參考信號。并完成了數(shù)學模型的驗證實驗。(4)設(shè)計了穩(wěn)定可靠的數(shù)字式PID控制器,完成了跟蹤控制系統(tǒng)的電機選型,傳遞函數(shù)的推導,通過MATLAB中的Simulink軟件對電機控制參數(shù)進行仿真,調(diào)整并改良參數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：激光跟蹤測量系統(tǒng) 坐標測量機 數(shù)控機床 激光追蹤儀 控制系統(tǒng)
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH744.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-20
• 1.1 課題研究的背景及意義8-9
• 1.2 激光跟蹤測量系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀9-16
• 1.2.1 激光跟蹤測量系統(tǒng)的分類9-13
• 1.2.2 幾款主要的激光跟蹤測量系統(tǒng)產(chǎn)品13-15
• 1.2.3 激光跟蹤測量系統(tǒng)在我國的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 跟蹤控制系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀16-18
• 1.4 課題來源及主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 激光追蹤儀的原理與總體設(shè)計20-30
• 2.1 激光追蹤儀的原理20-22
• 2.2 激光追蹤儀的總體設(shè)計22-27
• 2.2.1 激光干涉測距部分22-23
• 2.2.2 數(shù)據(jù)采集部分23-24
• 2.2.3 跟蹤伺服部分24-27
• 2.3 跟蹤控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 跟蹤控制系統(tǒng)的數(shù)學建模30-50
• 3.1 激光光斑偏移量的數(shù)學模型與求解30-38
• 3.1.1 四象限光電二極管的工作原理30-33
• 3.1.2 四象限光電二極管的工作參數(shù)33-34
• 3.1.3 激光光斑偏移量的數(shù)學模型與求解34-38
• 3.2 控制電機的數(shù)學模型38-44
• 3.2.1 控制電機的選型39-40
• 3.2.2 控制電機的數(shù)學模型40-44
• 3.3 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)44-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第4章 跟蹤控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計50-60
• 4.1 信號轉(zhuǎn)換放大模塊的硬件設(shè)計50-51
• 4.2 基于單片機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計51-54
• 4.2.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊51-52
• 4.2.2 單片機控制模塊52-54
• 4.3 基于運動控制卡控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計54-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第5章 跟蹤控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計60-68
• 5.1 單片機STC15F2K60S2的控制程序60-63
• 5.1.1 AD976A采集模塊61-63
• 5.1.2 數(shù)字濾波模塊63
• 5.1.3 光斑偏移量計算模塊63
• 5.2 CPLD時序控制程序63-65
• 5.3 數(shù)字式PID控制器65-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 第6章 實驗分析68-76
• 6.1 Proteus對電路原理圖的仿真68-71
• 6.1.1 光電檢測電路的仿真68-70
• 6.1.2 單片機讀AD976A數(shù)據(jù)仿真70-71
• 6.2 CPLD控制時序仿真71
• 6.3 激光光斑偏移量測量實驗71-74
• 6.4 PID控制器的仿真與參數(shù)整定74-75
• 6.5 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-78
• 參考文獻78-82
• 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術(shù)成果82-84
• 致謝84

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本文編號：964592