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智能机器人在混产加工缸体行业中的高效应用

中国设备工程 2024年第S1期 331-334页

作者：夏国明程桂菊王政王维震李曌坤潍柴动力股份有限公司山东潍坊261061

老旧缸体加工生产线通常采用人工上下料,不仅存在人工吊装的安全隐患,而且存在工件磕碰伤、费事费力等问题。同时,人工记录缸体加工信息的方法无法实现质量追溯、不便保存和查阅。该项目通过增加智能搬运机器人、工艺路线调整、加工中... 详细信息

老旧缸体加工生产线通常采用人工上下料,不仅存在人工吊装的安全隐患,而且存在工件磕碰伤、费事费力等问题。同时,人工记录缸体加工信息的方法无法实现质量追溯、不便保存和查阅。该项目通过增加智能搬运机器人、工艺路线调整、加工中心夹具改造、新增激光打标机等实现缸体自动上下料,通过信息化系统实现加工信息自动保存和关联,实现过程追溯。

关键词：桁架机械手托盘激光标记机 MES 信息上传智能机器人

主轴承盖装配拧紧打标自动线的设计与制作分析

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中国设备工程 2024年第S1期 328-330页

作者：夏国明王政王维震程桂菊王新栋潍柴动力股份有限公司三号工厂山东潍坊261061

三号工厂缸体线主轴承瓦盖、主轴承螺栓、定位套等标准的上料、装配及压紧均是通过人工来实现,存在操作者劳动强度大、效率低、质量一致性差等问题,通过设计制作一台主轴承盖装配拧紧打标自动线瓦盖装配机,用于定位套、主轴承盖、螺栓... 详细信息

三号工厂缸体线主轴承瓦盖、主轴承螺栓、定位套等标准的上料、装配及压紧均是通过人工来实现,存在操作者劳动强度大、效率低、质量一致性差等问题,通过设计制作一台主轴承盖装配拧紧打标自动线瓦盖装配机,用于定位套、主轴承盖、螺栓等自动装配并拧紧,同时实现工件二维码信息自动扫描并打刻主轴承盖流水号明码信息,通过信息化系统实现加工信息自动保存和关联,实现过程追溯。

关键词： 6轴关节机器人伺服压机振动料斗激光标记机 MES拧紧机

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硅微陀螺仪低功耗数字相敏解调ASIC设计

半导体技术 2022年第3期47卷 222-230页

作者：郑天涌裘安萍夏国明赵阳南京理工大学机械工程学院南京210094

为了避免相敏解调引入的1/f噪声,同时进一步提高集成度、降低功耗,实现高精度硅微陀螺仪的全数字输出,设计了一种硅微陀螺仪数模单片集成电路。首先,针对已有的Σ-Δ模数转换器(ADC)交流量化方案,设计了一种基于数字滤波系统的信号链预... 详细信息

为了避免相敏解调引入的1/f噪声,同时进一步提高集成度、降低功耗,实现高精度硅微陀螺仪的全数字输出,设计了一种硅微陀螺仪数模单片集成电路。首先,针对已有的Σ-Δ模数转换器(ADC)交流量化方案,设计了一种基于数字滤波系统的信号链预处理电路;其次,研究了数字滤波系统和乘法解调方案在有限版图面积中低功耗的硬件电路的实现方法,在IC设计平台上完成了包括前端信号链预处理电路、乘法解调模块、实时温度测量模块及串行接口(SPI)通信模块的设计与验证,并采用TSMC 0.35μm工艺进行了流片。实验结果表明,硅微陀螺仪输出零偏不稳定性为0.38°/h,角度随机游走为0.05°/h^(1/2),零偏稳定性为3.4°/h,数字部分功耗为15.8 mW。实现了高精度硅微陀螺仪的低功耗和低噪声的全数字正交解调输出,提高了硅微陀螺仪的集成度和实用性。

关键词：硅微陀螺仪专用集成电路(ASIC) 相敏解调低功耗设计 1/f噪声

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硅微机械陀螺自激驱动数字化技术

光学精密工程 2011年第3期19卷 635-640页

作者：夏国明杨波王寿荣东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室江苏南京210096

为了进一步增强硅微机械陀螺仪驱动模态的控制精度与稳定性,提出了一种基于自激振荡原理,以现场可编程门阵列(FPGA)为主要数字信号处理平台的驱动电路。以陀螺仪驱动模态特性为出发点,分析了自激振荡原理对驱动电路的要求。分析并建立... 详细信息

为了进一步增强硅微机械陀螺仪驱动模态的控制精度与稳定性,提出了一种基于自激振荡原理,以现场可编程门阵列(FPGA)为主要数字信号处理平台的驱动电路。以陀螺仪驱动模态特性为出发点,分析了自激振荡原理对驱动电路的要求。分析并建立了驱动相位控制与驱动幅度控制模型,实现了频率测量-补偿算法控制驱动环路相位,PID控制算法控制环路幅度。实验结果表明,常温下驱动幅度控制精度达到1.5×10-5,并且能跟踪驱动模态谐振频率。由于采用了数字电路使得驱动幅度温度系数由原来模拟电路方案的7.69×10-5/℃降低到1.183×10-5/℃。相比传统模拟电路控制方案,本方案具有驱动精度高,温度适应性好的优点。

关键词：硅微机械陀螺自激驱动闭环控制数字化电路现场可编程门阵列

一种硅微谐振式加速度计频率读出方法与ASIC实现

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半导体技术 2022年第4期47卷 307-312,331页

作者：赵广胜夏国明裘安萍施芹赵阳南京理工大学机械工程学院南京210094

针对硅微谐振式加速度计(SRA),提出了一种低噪声、低功耗、可集成的频率读出电路。频率读出电路主要基于Σ-Δ原理,实现了对量化噪声的调制与抑制,在0.1 Hz频率下实现了0.1Mhz/√Hz的频率测量水平。同时,专用集成电路(ASIC)实现了对加... 详细信息

针对硅微谐振式加速度计(SRA),提出了一种低噪声、低功耗、可集成的频率读出电路。频率读出电路主要基于Σ-Δ原理,实现了对量化噪声的调制与抑制,在0.1 Hz频率下实现了0.1Mhz/√Hz的频率测量水平。同时,专用集成电路(ASIC)实现了对加速度测量中频率非线性的补偿,实现了在质量块正弦调制谐振梁情况下频率的零均值变化,解决了冲击和振动环境中非线性导致的加速度偏移问题。最后,ASIC以0.35μm CMOS工艺实现,并与前端模拟振荡电路集成,构成了完整的SRA单芯片测控系统。

关键词：硅微谐振式加速度计(SRA) 频率读出专用集成电路(ASIC) 低噪声零均值

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硅微谐振式加速度计驱动电路参数优化

光学精密工程 2014年第6期22卷 1500-1506页

作者：赵健苏岩赵阳夏国明南京理工大学MEMS惯性技术研究中心江苏南京210094

将遗传算法与低频模型相结合,提出了一种快捷的驱动电路设计方法,用于提高低功耗硅微谐振式加速度计模拟驱动电路的瞬态性能,并缩短设计周期。该方法通过对闭环驱动电路模型进行高低频解耦,提取闭环驱动电路的低频模型;将提取的低频模... 详细信息

将遗传算法与低频模型相结合,提出了一种快捷的驱动电路设计方法,用于提高低功耗硅微谐振式加速度计模拟驱动电路的瞬态性能,并缩短设计周期。该方法通过对闭环驱动电路模型进行高低频解耦,提取闭环驱动电路的低频模型;将提取的低频模型与遗传算法相结合,给出完整的优化方法,得到了满足各项实际约束的最优电路参数。针对某型硅微谐振式加速度计,建立了SIMULINK低频仿真模型,根据实际情况制定了约束条件。应用该方法求出了系统启动速度最快的PI控制器的参数,并对其进行了实验验证。起振实验结果表明,采用优化参数可使超调量小于50%,相位误差小于5°,1%调节时间从优化前的0.42s减少到优化后的0.19s,实验与仿真误差小于5%。得到的结果证明提出的方法正确有效,具有可实施性。

关键词：硅微谐振式加速度计闭环驱动遗传算法非线性系统

具有增益补偿功能的微机械陀螺数字化驱动闭环

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光学精密工程 2014年第1期22卷 109-116页

作者：杨亮苏岩裘安萍夏国明南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

提出了具有增益补偿功能的数字化驱动闭环方法,以便提高微机械陀螺标度因数的稳定性。介绍了微机械陀螺的工作原理,对其运动方程的分析显示:为了提高标度因数的稳定性,需要提高陀螺驱动模态振动速度的稳定性;而振动速度的稳定性与驱动... 详细信息

提出了具有增益补偿功能的数字化驱动闭环方法,以便提高微机械陀螺标度因数的稳定性。介绍了微机械陀螺的工作原理,对其运动方程的分析显示:为了提高标度因数的稳定性,需要提高陀螺驱动模态振动速度的稳定性;而振动速度的稳定性与驱动环路中C/V转换电路增益的稳定性相关。为此,设计了增益补偿算法,配合自动增益控制环节和锁相环环节构建了具有增益补偿功能的数字化驱动闭环。仿真结果表明,在C/V转换电路增益相对变化量为7.4%时,振动速度幅值的相对变化量由无增益补偿时的7.29%降到了有增益补偿时的0.12%。实验结果表明,增加增益补偿环节后,标度因数的温度系数在-40℃到60℃的降幅达到了90%。得到的结果验证了具有增益补偿功能的微机械陀螺数字化驱动闭环可以较大幅度地提高微机械陀螺标度因数的稳定性。

关键词：微机械陀螺仪驱动闭环数字化驱动增益补偿

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脉冲密度反馈对力平衡微机械陀螺的影响

光学精密工程 2013年第8期21卷 2087-2094页

作者：杨亮苏岩裘安萍夏国明南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

通过研究脉冲密度反馈力对微机械陀螺性能的影响,设计了基于机电结合∑Δ调制器原理的微机械陀螺检测闭环电路。首先,根据微机械陀螺敏感模态的等效形式,分析得出脉冲密度反馈力对敏感模态的影响机理可以分为负刚度效应和增益效应两部分... 详细信息

通过研究脉冲密度反馈力对微机械陀螺性能的影响,设计了基于机电结合∑Δ调制器原理的微机械陀螺检测闭环电路。首先,根据微机械陀螺敏感模态的等效形式,分析得出脉冲密度反馈力对敏感模态的影响机理可以分为负刚度效应和增益效应两部分,且负刚度效应与输入角速度无关。然后,根据闭环检测理论建立了角速度和反馈脉冲密度之间的关系、量程与反馈脉冲高电平之间的关系。最后,利用量程设计指标和实际微机械陀螺参数,理论计算了所需的反馈脉冲高电平,并在Simulink中进行了仿真。仿真结果表明,所选参数满足了设计指标,且在正交误差等效输入角速度为0、30和50(°)/s 3种情况下,仿真得到平均脉冲密度和角速度之间的非线性分别为3.6×10-6、3.07%和5.12%。对正交误差等效输入角速度分别为30.4(°)/s和47.3(°)/s的I号陀螺和II号陀螺进行实验,结果表明,脉冲密度反馈力对负刚度的影响不随脉冲密度的变化而变化;得到的平均脉冲密度和角速度之间的非线性分别为2.9%和4.8%,实验与仿真结果符合得到较好。

关键词：微机械陀螺 sigma delta调制器脉冲密度检测闭环电路

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供用电设备

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