行走式大量程高精度雙向位移檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著液壓/氣壓系統(tǒng)在大型高精密設(shè)備上廣泛的運(yùn)用，大行程油缸/氣缸輸出軸位移的高精度檢測(cè)變得越來越困難。在一些特殊場(chǎng)合，油缸/氣缸行程要求越來越大，檢測(cè)精度要求越來越高，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越來越復(fù)雜，常規(guī)位移傳感器由于主觀、客觀原因越來越難以滿足檢測(cè)要求。本文在分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)現(xiàn)大行程位移傳感器的高精度檢測(cè)方法進(jìn)行了研究，以超大三軸試驗(yàn)儀輸出軸為對(duì)象，闡述采用常規(guī)位移傳感器對(duì)其輸出軸進(jìn)行高精度位移檢測(cè)所面臨的難題，依據(jù)超大三軸試驗(yàn)的

2、特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了能夠?qū)ζ漭敵鲚S進(jìn)行高精度雙向位移檢測(cè)的裝置，并從仿真、實(shí)驗(yàn)和誤差補(bǔ)償三個(gè)方面對(duì)該所設(shè)計(jì)的裝置展開了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析與梳理近幾年國(guó)內(nèi)外位移傳感器的研究現(xiàn)狀，對(duì)常用的大行程位移傳感器特點(diǎn)進(jìn)行了歸納和總結(jié)，以超大三軸試驗(yàn)儀輸出軸為對(duì)象，提出了可以對(duì)其進(jìn)行高精度雙向位移檢測(cè)的方案，基于此方案完成了機(jī)械結(jié)構(gòu)部分設(shè)計(jì)和電氣測(cè)控部分設(shè)計(jì)（包括STM32微控處理器及外圍檢測(cè)電路等）。⑵在檢測(cè)裝置硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上

3、，提出了能夠?qū)﹄p向輸出軸高精度位移檢測(cè)的控制方案，根據(jù)檢測(cè)裝置建立Simulink模型對(duì)控制方案進(jìn)行了仿真研究，研究的內(nèi)容主要包含同步控制性能和不同運(yùn)動(dòng)狀況下的大行程位移檢測(cè)性能。仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的控制方案能夠完成雙向輸出軸的高精度位移檢測(cè)。⑶對(duì)檢測(cè)裝置開展了實(shí)驗(yàn)研究，將檢測(cè)裝置應(yīng)用在橫梁的位移檢測(cè)當(dāng)中，通過控制橫梁的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，探究測(cè)量裝置的檢測(cè)精度。實(shí)驗(yàn)主要完成了靜、動(dòng)態(tài)同步跟蹤檢測(cè)實(shí)驗(yàn)、大量程單向位移檢測(cè)實(shí)驗(yàn)、變向位移檢測(cè)實(shí)驗(yàn)等。

4、由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，單向800mm量程最大測(cè)量誤差達(dá)到0.075mm，靜態(tài)同步測(cè)量、動(dòng)態(tài)同步測(cè)量和變向位移測(cè)量中均表現(xiàn)出較高精度的檢測(cè)性能。⑷在檢測(cè)裝置實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)測(cè)試裝置采用的圓柱直線導(dǎo)軌在整個(gè)大行程區(qū)間缺少輔助支撐，容易產(chǎn)生機(jī)械變形影響測(cè)量精度，對(duì)此，開展了機(jī)械結(jié)構(gòu)變形與測(cè)量誤差關(guān)系的實(shí)驗(yàn)探究，通過將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)高階擬合構(gòu)建出了不同測(cè)量值、不同測(cè)量位置和機(jī)械結(jié)構(gòu)受力變形引起的測(cè)量誤差三者之間的函數(shù)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，繪制出了三維誤差曲面