本文關鍵詞：具備自校正功能的絕對式時柵角位移傳感器研究　出處：《重慶理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 時柵 絕對式測量 組合式測量 自校正方法 位移傳感器

【摘要】：機械制造業(yè)是三大產(chǎn)業(yè)的核心,是國民經(jīng)濟的基礎,它的發(fā)展直接影響著國計民生。傳感器技術作為信息技術的重要一環(huán),在機械制造業(yè)向智能化、自動化和信息化發(fā)展的趨勢下起著必不可少的作用。在一些工業(yè)現(xiàn)場,通常要求作為位置反饋單元的傳感器具備位置信息可直接讀取、抗干擾能力強、數(shù)據(jù)可靠性高、帶斷電保護等性能。這類傳感器通常通過絕對式方法實現(xiàn)測量。目前,時柵位移傳感器的測量值主要采用增量輸出的形式,絕對式測量方法的研究有待開展。另外,傳感器使用一段時間后受環(huán)境因素、機械和電氣參數(shù)變化的影響,造成不定程度的精度喪失,需要重新標定;而且隨著市場對傳感器精度的要求越來越高,在未來的時柵技術發(fā)展中,高精度的參考基準必將成為一個橫亙在時柵研發(fā)道路上的難題。有鑒于此,本文開展了具備自校正功能的絕對式角位移時柵傳感器的研究工作。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)通過研究光柵編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器的絕對式測量原理,對碼盤結構和雙通道兩種實現(xiàn)形式進行了綜合分析。提出了一種組合式測量方法,在符合時柵特性的基礎上實現(xiàn)絕對式測量。(2)圍繞本文提出的絕對測量實現(xiàn)方法,相繼開展了“粗機+精機”和“精機+精機”兩種傳感器部組對極數(shù)互質(zhì)的時柵絕對測量方法研究。其中,“精機+精機”的絕對測量方法,在實現(xiàn)絕對測量功能的同時,減小了“粗機+精機”方案中兩傳感器部組輸出信號之間的干擾。(3)通過基于誤差坐標變換的時柵自校正方法研究,變換后重構誤差函數(shù),實現(xiàn)了測量中的誤差修正。以組合式測量方法,實現(xiàn)時柵的絕對式測量方法和自校正方法有機結合,開展結構設計,達成了一機多能的時柵傳感器設計。(4)開展了傳感器的仿真分析工作,驗證了提出的絕對測量方法和傳感器結構的可行性。通過CAD軟件進行了傳感器模型設計,利用CAE軟件對傳感器模型開展仿真工作獲取傳感器的輸出信號,并采用數(shù)學軟件開展輸出信號成分分析,為優(yōu)化傳感器結構提供參考。其中,通過仿真進行絕對位置信息輸出實驗和傳感器部組輸出信號干擾實驗,論證了結構方案的可行性。(5)開展了工藝優(yōu)化實驗。采用插齒或滾齒的工藝方法取代線切割對時柵進行齒槽加工,實驗結果表明改進后傳感器精度可提高20%左右。(6)開展了樣機試制和實驗研究工作,驗證傳感器性能與效果。根據(jù)傳感器自身特點,搭建實驗平臺開展實驗工作。實驗結果表明,在0?~360?的測量范圍內(nèi),實現(xiàn)絕對測量的同時通過自校正方法,獲取的傳感器誤差范圍為㧟1.46″~0.41″。綜上所述,本文通過分析光柵編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器的絕對測量方法,結合時柵自身特點,提出了傳感器部組對極數(shù)互質(zhì)的組合式測量方法;開展了基于誤差坐標變換的時柵自校正方法研究;設計了基于組合式測量方法的傳感器結構,開展了仿真驗證與樣機實驗研究,研究結果驗證傳感器設計方案的可行性。因此,本文的研究工作豐富時柵技術體系和拓展產(chǎn)業(yè)化進程中時柵的“一機多能”具有重要的意義。
[Abstract]:This paper presents a new method for absolute measurement of sensor with self - correcting function , which is based on the absolute measuring principle of grating encoder and rotary transformer . ( 4 ) The simulation analysis of the sensor is carried out , the feasibility of the proposed absolute measurement method and the sensor structure is verified . The sensor model is designed by the CAD software , the output signal of the sensor is obtained by using the CAE software to acquire the output signal of the sensor . The experimental results show that the accuracy of the sensor can be improved by about 20 % .

【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP212

【參考文獻】

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