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编码器偏心调整自动生产线关键技术及优化

编码器偏心调整自动生产线关键技术及优化

作者：王臣文哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

编码器广泛应用于高精度闭环调速系统等许多领域,是自动化设备常见的角度传感器。现代化生产对精度和自动化要求越来越高,编码器需求量越来越大并且精度要求越来越高。光栅安装在编码器主轴上的装配过程存在一定误差,其中编码器精度影... 详细信息

编码器广泛应用于高精度闭环调速系统等许多领域,是自动化设备常见的角度传感器。现代化生产对精度和自动化要求越来越高,编码器需求量越来越大并且精度要求越来越高。光栅安装在编码器主轴上的装配过程存在一定误差,其中编码器精度影响最大的是光栅与编码器主轴的同轴度。通过提高编码器同轴度能够大大降低伺服系统误差,提高反馈精度。本文设计了一套配合编码器偏心调整装置的自动装卸系统,从偏心调整检测算法以及偏心调整装置控制策略方面对编码器偏心调整装置进行优化。首先,分析了编码器偏心调整自动化生产线的工艺和任务,确定了总体方案和总体布局。根据编码器偏心调整的工艺流程和布局确定整体方案,设计了编码器偏心调整自动化生产线的机械部分,确定编码器装配单元、编码器自动装卸单元以及卸料单元的具体结构,并对相关元件进行计算分析。其次,设计了编码器偏心调整自动化生产线的控制系统。本文采用工控机作为上位机,三菱PLC作为下位机,触摸屏作为人机交互装置。根据编码器偏心调整自动化生产线的控制需求,确定自动化生产线的控制系统,并对主要器件进行选型。在通信功能的实现上,采用了CC-LINK网络对整个系统进行组网设计,编写了生产线的PLC程序以及人机界面。最后,为了解决编码器偏心调整装置在精度和效率上存在的圆心定位精度偏差以及调整时间过长的问题,从机器视觉定位算法以及编码器偏心调整平台控制策略方面进行了优化。分析了编码器偏心调整装置视觉算法提出了一种用于编码器偏心调整装置的光栅码道圆拟合算法。对优化算法的功能进行验证,结果表明:机器视觉定位优化算法能够有效提高编码器偏心定位精度。分析编码器偏心调整平台各组件,为之后的研究提供理论基础。建立应用于编码器偏心调整平台的模糊PID控制模型以及编码器偏心调整平台动力学模型,并使用ADAMS和Matlab/Simulink对其进行联合仿真分析。分析仿真结果:相较于传统的PID控制策略,调整平台在模糊PID控制策略下,调整推杆的位移更加精确到位速度曲线与加速度曲线最为平稳,稳态响应时间较短,能及时做出响应。通过实验测试编码器偏心调整平台在不同控制策略下偏心调整的效率及精度。

关键词：编码器偏心调整圆拟合自动化装配系统模糊PID控制

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编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置研制

编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置研制

作者：周志龙哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

在编码器装配生产线上,根据编码器圆光栅偏心调整设备对编码器自动装卸的需求,为了解决人工手动装夹编码器的不足之处,提高编码器装配的精度、自动化程度以及效率等,研制一套编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置。首先,根据编码器生产线... 详细信息

在编码器装配生产线上,根据编码器圆光栅偏心调整设备对编码器自动装卸的需求,为了解决人工手动装夹编码器的不足之处,提高编码器装配的精度、自动化程度以及效率等,研制一套编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置。首先,根据编码器生产线各个设备布局和编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置的设计指标,提出编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置主体结构采用三自由度圆柱坐标式;根据编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置各轴关节运动参数,通过电机扭矩计算和负载/电机转动惯量匹配以及末端执行器夹紧力的计算,进行关键零部件的选型;为了保证设计的合理性,利用ADAMS对编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置进行运动学和动力学仿真分析;利用ANSYS对编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置进行动静态分析,完成对支撑架强度校核和整体结构的刚度分析;为了避免共振影响末端执行器定位精度,求出编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置水平推杆在伸出和缩回时前六阶振型,计算出运行过程中需要避开的速度。其次,利用D-H法进行编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置的运动学分析,求解出编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置的正逆解和雅克比矩阵,运用MATLAB机器人工具箱求出机器人模型,进而求出其工作空间、末端执行器运动轨迹以及各轴运动关节速度、加速度和位移变化曲线;为了求出各轴关节所需驱动力或力矩与运动之间的关系,进行拉格朗日动力学分析和建模,以期达到最优控制或更好的动态性能。再次,根据坐标变换的原理,建立永磁同步电机的数学模型,完成电流环调节器和速度环调节器的设计;在Matlab/Simulink仿真软件环境下,搭建基于SVPWM算法的永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型,仿真结果验证了该控制系统具有较好的抗干扰能力和动态性能。最后,搭建编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置控制系统硬件,完成控制系统软件程序的编写,包括原点复位程序、自动运行程序和手动程序等;编写了人机交互界面;通过光谱共焦位移传感器测量各轴的重复定位精度,验证编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置工作精度符合要求。

关键词：编码器圆光栅偏心调整自动装卸装置矢量控制

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基于机器视觉的编码器光栅偏心调整系统改进

基于机器视觉的编码器光栅偏心调整系统改进

作者：裴振成哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

高精度光电编码器是光电测角仪器的重要组成部分，主要应用在航空航天、汽车制造、国防军工、高精度机床及其他重要领域。在编码器生产的过程中，光栅与主轴装配精度是影响编码器输出信号精度的重要因素。目前，国内光栅偏心调整技术在... 详细信息

高精度光电编码器是光电测角仪器的重要组成部分，主要应用在航空航天、汽车制造、国防军工、高精度机床及其他重要领域。在编码器生产的过程中，光栅与主轴装配精度是影响编码器输出信号精度的重要因素。目前，国内光栅偏心调整技术在调整精度、效率、稳定性及自动化程度等方面存在诸多不足。因此，本文应用机器视觉、数据与信号处理、智能化控制等技术，设计并搭建了基于机器视觉的编码器光栅偏心自动调整系统，完成对系统的调整精度、调整效率、系统稳定性等方面的改进。首先，分析光栅偏心调整精度影响因素，通过机器视觉图像采集设备选型、光栅图像处理算法研究提高机器视觉系统精度;通过优选控制系统设备、改进控制系统流程、设计控制系统程序，实现高精度微动调整;通过研究光栅偏心计算算法，提高光栅偏心计算精度。其次，分析光栅偏心调整效率影响因素，提出光栅偏心调整系统效率优化总体方案，并通过优选软件开发环境、构建了偏心调整新方案，完成对整体系统的效率优化。再次，根据工业实际应用的技术要求，分析光栅偏心调整系统稳定性影响因素;通过添加图像采集故障检测、光源亮度稳定性、系统内存泄露等功能，提高机器视觉系统稳定性;通过添加运动控制卡的初始化与关闭、微动调整平台位置传感器及控制信号布置、抗干扰措施等功能，提高控制系统稳定性。最后，通过微动调整平台精度、光栅偏心参数优选、第三方系统偏心、光栅偏心调整效率、光栅偏心检测效率等测试，验证本文设计并搭建的编码器光栅偏心自动调整系统在精度、效率、稳定性等方面都达到了设计指标。其中，光栅调整合格偏心在10μm以内，调整时间在30s以内。本文的研究内容为高精度、高分辨力绝对式光栅旋转编码器的研制提供了技术保障，具有重大的工程意义。

关键词：编码器光栅机器视觉偏心调整误差补偿

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精密回转型工件的偏心倾斜调整测控技术

精密回转型工件的偏心倾斜调整测控技术

作者：田艳荣北京理工大学

学位级别：硕士

随着精密制造加工技术快速的发展趋势,对回转型工件表面形貌测量技术精度的要求越来越高,回转型工件表面形貌测量技术则成为了制约其发展的瓶颈,放置于回转工作台上的被测大口径光学回转型工件与测量仪器的回转轴线不可避免的存在安装... 详细信息

随着精密制造加工技术快速的发展趋势,对回转型工件表面形貌测量技术精度的要求越来越高,回转型工件表面形貌测量技术则成为了制约其发展的瓶颈,放置于回转工作台上的被测大口径光学回转型工件与测量仪器的回转轴线不可避免的存在安装偏心和倾斜等位姿误差,被测工件的位姿误差对表面形状的超精密测量影响极大。对回转型工件表面形貌测量精度的要求越高,实际上则是对回转工作台减小位姿误差的调倾调心操作的可靠性、快速性、精确性的要求越来越高。回转型工件偏心倾斜调整测控技术的研究将促进多门学科的进一步发展,正逐渐成为制造加工和精密工程领域的研究热点,具有重大的科学研究意义和广泛的实用价值。为实现光学超精密测量对回转型工件的表面形状测量过程中对工件的偏心和倾斜等位姿误差的高精度调整和测量,本文结合精密气浮回转轴、偏心和倾斜调整工作台、XYZ向压电陶瓷微位移驱动器等研制了一套精度高、调整速度快的偏心倾斜调整测控系统。该系统基于空气气体润滑支撑技术的大范围高精度偏心倾斜调整回转工作台,采用压电陶瓷微位移器实现纳米分辨力的精密驱动,完成了基于VC++平台的偏心倾斜调整控制软件,实现了大口径回转型工件表面形状测量系统的自动偏心倾斜调整。本文研究的主要内容包括:1.提出了偏心倾斜调整测控系统总体方案。从圆柱轮廓测量的测量原理出发,依据圆柱轮廓的测量模型,综合考虑系统硬件结构、运动控制部分驱动方法以及测量方法提出了测控系统总体方案。2.依据四自由度自动偏心倾斜调整工作台的硬件机械机构,研究分析了偏心调整和倾斜调整之间的耦合关系。依据偏心调整和倾斜调整数学模型,提出了自动偏心和倾斜调整方法,并构建了自动偏心倾斜调整的具体实现流程。3.在对测量模型进行理论分析和滤波方法仿真验证的基础上,针对课题组研制的精密气浮回转工作台,采用模块化设计编制了基于VC++6.0平台的偏心和倾斜自动调整测控软件,对测控软件中的各模块进行封装调用,实现了对圆柱回转型工件轮廓测量的偏心自动调整和偏心倾斜自动调整。4.对四自由度自动调整回转工作台的偏心倾斜调整性能进行了实验验证。首先,对微位移驱动机构的分辨力、稳定度等性能参数进行了测试。然后,利用陶瓷标准球标定了回转工作台调整坐标系和测量坐标系之间的夹角。最后,通过对圆柱回转型工件的偏心、倾斜调整实验验证了所研究的自动偏心和倾斜调整方法的有效性。实验表明:本文所研究的自动调整测控技术可使回转型工件的偏心量收敛至0.5μm,倾斜调整操作最终能使回转型工件的倾斜误差收敛至0.2″,自动调整时间为120 s。

关键词：回转型工件测量倾斜调整偏心调整回转工作台空气静压

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编码器用圆光栅调整系统偏心位置计算方法

哈尔滨理工大学学报 2017年第4期22卷 122-128页

作者：王义文周志龙王斐刘献礼付鹏强梅恒刘勇刚林长友哈尔滨理工大学机械动力工程学院黑龙江哈尔滨150080 长春禹衡光学有限公司吉林长春130012

编码器圆光栅装配过程中,编码器主轴的回转中心与圆光栅码道基圆中心之间的安装距离对编码器信号输出精度有较大影响。为了提高编码器圆光栅装配过程中偏心检测的效率和检测精度,便于后续进行偏心调整,提出了一种计算编码器偏心角度位... 详细信息

编码器圆光栅装配过程中,编码器主轴的回转中心与圆光栅码道基圆中心之间的安装距离对编码器信号输出精度有较大影响。为了提高编码器圆光栅装配过程中偏心检测的效率和检测精度,便于后续进行偏心调整,提出了一种计算编码器偏心角度位置及偏心值大小的方法。通过对光栅码道图像的特征提取及数据分析,计算码道基圆上不同位置的横坐标最大值,得到光栅偏心位置及偏心值大小。实验结果表明,这种方法能够比较有效的计算出光栅的偏心位置及角度,用这种偏心计算方法的调整系统具有较高的偏心调整精度和调整效率,同时能够降低码道加工误差对调整结果的影响。

关键词：编码器偏心调整特征提取偏心计算

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偏心调整式回转窑密封装置及其应用

有色金属 2005年第1期57卷 68-70页

作者：刘龙洛阳工业高等专科学校洛阳471003

阐述偏心调整式回转窑密封装置的结构与密封原理、加工制造方法和安装技术要点,并介绍了具体应用情况。偏心调整式回转窑密封装置具有结构简单,密封效果好,降低煤耗、提高产质量、提高回转窑运转率和经济效益等综合功能。应用于4 5×1... 详细信息

阐述偏心调整式回转窑密封装置的结构与密封原理、加工制造方法和安装技术要点,并介绍了具体应用情况。偏心调整式回转窑密封装置具有结构简单,密封效果好,降低煤耗、提高产质量、提高回转窑运转率和经济效益等综合功能。应用于4 5×10 0m氧化铝熟料回转窑,密封安装间隙首次达到了5mm ,回转窑运转率从83 %提高到89% ,熟料产量从43 85t/h提高到5 6 70t/h ,烧成标准煤耗从193 83kg/t降至166 0 6kg/t,每年可节省备件消耗3 6万元,增加效益73 8 2

关键词：回转窑密封装置运转率烧成氧化铝熟料消耗密封效果偏心调整安装间隙加工制造

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零件轮廓测量系统偏心自动调整机构设计

微计算机信息 2008年第25期24卷 93-94,101页

作者：贺国权刘书桂长江师范学院电子信息工程系天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

为了实现回转体曲面的非接触自动测量,在研制的零件轮廓测量系统中,利用激光测头和数控转台等部件设计了偏心自动调整机构。介绍了偏心调整机构的原理,论述了偏心调整的自动控制过程,实验结果表明:偏心调整机构的自动定心误差。达到了... 详细信息

为了实现回转体曲面的非接触自动测量,在研制的零件轮廓测量系统中,利用激光测头和数控转台等部件设计了偏心自动调整机构。介绍了偏心调整机构的原理,论述了偏心调整的自动控制过程,实验结果表明:偏心调整机构的自动定心误差。达到了自动调整偏心的目的。

关键词：智能三坐标测量机偏心调整激光测头自动控制

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GPT-1型光栅偏心调整检验仪

仪器仪表学报 2003年第2期24卷 171-174,178页

作者：何平安余长明杨晋陵李以赫武汉大学光电信息工程系武汉430079

从光栅副形成莫尔条纹的特性方程出发 ,分析了对电子经纬仪的光栅副偏心调整的四种方法 :莫尔条纹调整法、漏缝调整法、基圆调整法和基于李萨茹圆的电调整法。根据实际情况 ,确定了对光栅偏心调整采用基于 CCD图像系统的基圆调整法进行... 详细信息

从光栅副形成莫尔条纹的特性方程出发 ,分析了对电子经纬仪的光栅副偏心调整的四种方法 :莫尔条纹调整法、漏缝调整法、基圆调整法和基于李萨茹圆的电调整法。根据实际情况 ,确定了对光栅偏心调整采用基于 CCD图像系统的基圆调整法进行粗调 ,和基于虚拟数字示波器的精调法相结合的方案 ,采用曲线拟合和相关法 ,计算出光栅偏心的大小与方位 ,并给出了光栅偏心与轴晃的关系 ,介绍了 GPT- 1型光栅偏心调整检验仪的组成和功能 ,最后给出了仪器的调整检验结果。实践表明 ,GPT- 1型光栅偏心调整检验仪为电子经玮仪的装配、光栅偏心调整和偏心检验起到了重要的指导作用。

关键词：光栅莫尔条纹偏心调整电子经纬仪

虚拟仪器在光栅精密测角系统偏心调整中的应用

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虚拟仪器在光栅精密测角系统偏心调整中的应用