本文關(guān)鍵詞：CFRP預(yù)浸料光纖傳感器自動(dòng)鋪設(shè)裝置設(shè)計(jì)

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【摘要】：光纖傳感器具有尺寸小、質(zhì)量輕和集傳感傳輸于一體的特點(diǎn),使成為埋入碳纖維預(yù)浸料制作智能復(fù)合材料的選項(xiàng)之一。但當(dāng)埋入的光纖已處于較大拉伸狀態(tài)或各段的應(yīng)變相差較大,將給分布式光纖傳感器的解調(diào)帶來困擾和增加難度。針對(duì)光纖智能復(fù)合材料制作中手工將光纖鋪放至碳纖維預(yù)浸料表面時(shí)存在的光纖應(yīng)力不均勻和路徑難以控制的問題,采用機(jī)械臂加鋪放終端機(jī)構(gòu)的方式,分別設(shè)計(jì)路徑控制和鋪放壓實(shí)裝置,實(shí)現(xiàn)預(yù)定直線路徑的均勻鋪放。論文主要包括以下內(nèi)容。(1)確定自動(dòng)鋪放裝置的總體方案。分析碳纖維鋪設(shè)裝置的工作原理,結(jié)合光纖傳感器與碳纖維預(yù)浸料的相容性和自身的力學(xué)特性,進(jìn)行包括機(jī)械臂、工作臺(tái)及其輔助機(jī)構(gòu)的鋪放裝置整體方案設(shè)計(jì)和零部件選型。(2)鋪放機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。根據(jù)所選機(jī)械臂結(jié)構(gòu),基于所得到的終端運(yùn)動(dòng)軌跡,分解機(jī)械臂的立柱、大臂、小臂和腕部的運(yùn)動(dòng)自由度,建立6自由度的4階運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,采用D-H方法建立4×4的齊次關(guān)節(jié)變換矩陣,并對(duì)正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解,進(jìn)而對(duì)鋪放機(jī)械臂的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行規(guī)劃。(3)自動(dòng)鋪放裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)所確定的鋪放終端運(yùn)動(dòng)軌跡,采用IPC和arduino控制器PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡為硬件;采用PID控制,根據(jù)伺服電機(jī)控制算法得到PID控制的比例增益KP、積分增益TI、微分增益TD參數(shù)。充分利用計(jì)算機(jī)資源和PMAC的實(shí)時(shí)處理能力,實(shí)現(xiàn)了雙CPU開放控制系統(tǒng);同時(shí)用arduino編程軟件界面用C語言進(jìn)行鋪放軌跡的編程。(4)光纖傳感器機(jī)械鋪放實(shí)驗(yàn)。運(yùn)用自行研發(fā)的機(jī)械臂終端機(jī)械結(jié)構(gòu),以圓弧路徑為例進(jìn)行光纖鋪放實(shí)驗(yàn),采用光纖布拉格光柵傳感器進(jìn)行鋪設(shè)應(yīng)力均勻度測(cè)試;同時(shí)對(duì)光纖傳感器鋪設(shè)過程中的路徑誤差來源等進(jìn)行分析。
【關(guān)鍵詞】：光纖智能復(fù)合材料 機(jī)械臂 可編程多軸控制器 運(yùn)動(dòng)分析 Arduino
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題研究的意義和目的9
• 1.2 研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 光纖傳感器封裝研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 光纖智能復(fù)合材料研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 纖維鋪放裝置研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 本論文的主要內(nèi)容15-17
• 第二章 CFRP預(yù)浸料光纖傳感器鋪放裝置整體方案17-36
• 2.1 光纖傳感器鋪放裝置組成及功能17-20
• 2.2 光纖傳感原理及其與復(fù)合材料的相容性20-25
• 2.2.1.光纖傳感器應(yīng)變傳感原理20-21
• 2.2.2 光纖傳感器與CFRP相容性21-25
• 2.3 光纖傳感器鋪放裝置主體部分設(shè)計(jì)25-30
• 2.3.1 光纖傳感器鋪放機(jī)械臂結(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)25-27
• 2.3.2 機(jī)器人腕部關(guān)節(jié)鋪放頭設(shè)計(jì)27-30
• 2.4 輔助裝置設(shè)計(jì)30-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 鋪設(shè)裝置中機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與路徑規(guī)劃36-49
• 3.1 鋪放機(jī)械臂坐標(biāo)系的建立36-40
• 3.1.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程36-39
• 3.1.2 坐標(biāo)系的建立39-40
• 3.2 鋪設(shè)機(jī)械臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程40-43
• 3.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的求解43-45
• 3.4 光纖傳感器鋪放路徑規(guī)劃45-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 光纖傳感器自動(dòng)鋪放裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)49-63
• 4.1 光纖傳感器鋪設(shè)裝置總體控制方案49
• 4.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)49-58
• 4.2.1 光纖傳感器鋪設(shè)裝置控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)49-51
• 4.2.2 PMAC硬件結(jié)構(gòu)及其PID控制51-56
• 4.2.3 Arduino控制器56-58
• 4.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)58-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第五章 光纖傳感器鋪放實(shí)驗(yàn)測(cè)試63-77
• 5.1 光纖傳感器鋪放相關(guān)參數(shù)測(cè)試63-68
• 5.1.1 光纖鋪放壓力加載試驗(yàn)63-65
• 5.1.2 已鋪好光纖的碳纖維熱壓固化試驗(yàn)65-67
• 5.1.3 光纖傳感器鋪放機(jī)械臂末端軌跡測(cè)試67-68
• 5.2 光纖鋪放路徑測(cè)試及誤差分析68-70
• 5.3 光纖鋪放均勻度測(cè)試70-75
• 5.4 本章小結(jié)75-77
• 第六章 全文總結(jié)與展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 致謝83-85
• 附錄85-89

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號(hào)：874879