小型化高精度绝对式时栅角位移传感器

针对机器人关节臂、关节臂式测量机等设备中所用绝对式角位移传感器面临的高精度和小体积之间的矛盾,研制了一种基于电场式时栅传感技术的绝对式、高精度、小型化角位移传感器。采用内圈单对极粗测结合外圈多对极精测的方式,实现绝对定位功能;采用单排差动传感结构能有效抑制共模干扰的优点,保证测量精度;采用传感电极和电路元件的集成化设计,实现了小型化。使用PCB工艺制作了外径为Φ=45 mm的传感器样机,通过实验分析表明,内外两圈之间的交叉串扰导致了对极内的一次谐波误差。在此基础上提出增大两圈间隙和布置中间屏蔽地的优化方案,使最终测量精度达到了±5.5″。该传感器在具备低功耗、低成本、小体积等特点的同时,拥有巨大的产品化潜力。     

基于二次调制原理的多层结构绝对式角位移传感器

为了在传感器径向尺寸不变的前提下,保持良好的测量精度和分辨率,以适应小型化需要的工业场合,提出了一种利用多层结构实现信号二次调制的圆时栅角位移传感器。传感器为3层结构,利用轴向空间,使内外环分别通过多层结构完成信号的二次调制,其中内环作为粗测环经二次调制后用于实现传感器的绝对定位,外环作为精测环经二次调制后,提高了传感器分辨率。采用PCB工艺制造了外径Φ=100 mm,内径Φ=50 mm的传感器样机,初步实验表明内外环同时施加激励时,内外环将分别受到对方产生的串扰影响,因此进一步提出分时施加激励的优化方法避免信号串扰的影响以提升测量精度。最终实验结果表明传感器能够实现绝对定位且分辨率提升了1倍,原始测量精度达到了±4.1″。     

基于二次调制的高精度多圈绝对式时栅角位移传感器

提出了一种基于二次调制的高精度多圈绝对式时栅角位移传感器,该传感器由单圈绝对式传感器与多圈计数模块组成。首先,采用两级单排式时栅角位移传感器构成单圈绝对式传感器,通过第一级传感器构建四路正交的行波信号,将差动的两路行波信号直接反射,作为精测信号;同时,利用第一级四路正交的行波信号作为第二级传感器的激励信号进行二次调制,获得整周单周期信号,作为粗测信号,精测信号结合粗测信号实现高精度单圈绝对式角位移测量。在此基础上,结合韦根多圈计数模块记录圈数信息,从而实现高精度多圈绝对式角位移测量。通过印制电路板技术制作了原理样机,搭建了实验平台,并进行了测试,实验结果表明:该传感器在整周范围原始精度可达±8″,并且在上电、断电情况下实现了圈数的准确记忆。     

基于分时方法的高精度反射绝对式 纳米时栅位移传感器设计

本文提出了一种反射绝对式纳米时栅位移传感器的传感方法。采用反射单列式传感器作为反射绝对式传感器的精密测量部分,记为传感器A。为了实现绝对位移测量,设计了一个与传感器A相差一个周期的反射单列式传感器,记为传感器B,利用传感器A与传感器B相位作差实现绝对位移测量。采用标准印刷电路板技术制作了传感器样机,搭建了实验平台,进行了实验测试。测试结果表明,激励电极引线方式对接收电极带来干扰,从而造成一次谐波误差。为了抑制误差,提出了交叉反射结构和分时方法,交叉反射结构将感应电极与另一端的反射电极引线相连,增大激励电极和接收电极的距离,分时方法通过不同时间段对传感器A和传感器B施加激励信号,并把不工作的电极接地。实验表明该结构和方法相互配合有效的抑制了干扰,最终在400 mm范围内,补偿后实现了±300 nm的测量精度。     

高精度绝对式差极角位移传感器

针对传统的大尺寸栅式角位移传感器在实现绝对定位的同时难以兼顾高精度测量的问题,在前期研究基础上设计了基于交变电场的大尺寸绝对式角位移传感器。传感器利用单列式传感结构实现高精度测量,设计内、外圈两圈结构在整周内刚好相差一对极以实现绝对定位。研制的传感器样机内径为100 mm、外径为154 mm,经实验测试并分析,其对极内呈现的二次谐波误差是由传感器不圆度所导致,四次谐波误差是因传感器结构缝宽比设计不合理而形成。为此,通过加长定尺极片、缩短动尺极片以削弱二次谐波误差,并设计缝宽比为1∶1以减小四次误差。优化后的传感器整周测量精度达到5″,对极内测量精度达到±1.5″。     

一种离散阵列的平面二维电场式时栅位移传感器

针对平面二维光栅位移测量技术在高精度和大量程之间难以兼顾的现状,基于前期一维电场式时栅的研究基础,提出了一种离散阵列结构的二维电场式时栅位移传感器。传感器采用平面正交离散栅面空间排布的编码方法,实现了对平面二维电场式时栅激励电极编码;建立了平面二维电场式时栅位移测量模型,从理论上推导了受X和Y两个方向位移信息调制的耦合信号表达式;提出了一种二维位移测量信号直接解耦方法,利用差动感应电极空间位置关系,通过简单的加减运算实现了测量信号的解耦。使用PCB工艺制造了传感器样机并进行了性能测试,验证了提出的编码和解耦方法的可行性。最终结果表明,所提出的传感器在160 mm×160 mm测量范围内,X和Y方向测量误差峰峰值分别为13.1μm和11.8μm。     

基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器

针对现有磁场式直线时栅位移传感器行波磁场产生过程中,齿槽的存在影响行波磁场的匀速性,提出基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器。无齿槽的结构形式提高了行波磁场的匀速性,可实现大极距下的高精度测量。传感器将施加正交信号的两相励磁线圈相间排列形成平面线圈线阵,产生的行波磁场通过磁场拾取线圈感应出电行波信号,处理后得到位移量。通过电磁场分析软件对传感器进行建模仿真,根据仿真结果得到测量误差;通过理论分析对测量误差进行分析溯源,并根据分析结果对传感器结构进行优化。基于分析和优化结果研制出传感器样机,并进行了精度实验。实验表明,传感器在240 mm内测量精度为±1μm,实现了精密测量。     

寄生式时栅安装误差对传感器测量精度的影响

为了提高寄生式时栅行波信号的质量和传感器的测角精度,研究了离散式测头安装误差对传感器测角精度的影响。介绍了寄生式时栅的结构组成和工作原理,建立了三维仿真模型,应用Ansoft Maxwell仿真软件对测头与转子不同间隙、测头的俯仰角和偏摆角大小变化对传感器测角精度的影响进行了仿真实验分析,同时应用84对级的寄生式时栅搭建实验平台进行了实际实验验证。仿真和实验结果显示:安装误差中的间隙、俯仰角、测头的偏摆角等因素变化对传感器测量精度均有影响。间隙变化对测量精度的影响具有规律,可通过建模进行修正。实验所用的84对级的寄生式时栅最佳安装间隙大小为0.2mm。俯仰角、偏摆角的变化对测量精度的影响规律变化较复杂,故文中建立了相应的误差补偿模型。本文的研究结果可用于指导传感器的结构优化设计、测头的安装和误差精确补偿,进而提高传感器的测角精度。     

基于双测头的时栅位移传感器自标定方法

为提高时栅的测量精度,扩大其应用领域,提出了一种基于双测头的时栅位移传感器实时在线自标定方法。利用空域信号傅里叶级数的空间位移和线性性质,找出了相距一固定角的两个测量位置时栅示值之差数列的傅里叶级数与误差函数傅里叶级数间的关系;在此基础上,提出利用双测头相对回转的方法,实现了相距定角的两测量位置时栅示值之差数列的傅里叶级数的获取和误差函数的重构;分析了定角取值对误差函数重构精度的影响。试验结果表明:该方法能在误差频次高、误差成分复杂的条件下有效降低整周范围内时栅的测量误差,对72对极的时栅传感器,经自标定后剩余误差的峰-峰值小于2″,达到计量光栅精度水平,且系统极易集成,易于实现。该方法特别适合于大直径、大中空等极端特殊条件下时栅的自标定,也同样适用于其他同类型位移传感器的自标定。     

科技新成果信息

多通道光纤位移传感器一种新型的多通道高精度位移检测传感器——多路光纤位移传感器于1993年5月24日通过了由国家自然科学基金委员会组织的专家鉴定。该传感器的主要技术指标为:测量范围±1mm;分辨率为0.02μm;测量精度优于±0.15μm;零点漂移小于0.1μm/小时;工作距离为11mm 或33mm;测量头直径φ3mm。该传感器采用光纤耦合及分光结构,使从被测物体表面反射回光纤的测量光与直接在探头表面反射回的参考光形成共光路干涉结构。用锯齿波驱动电流使     

非等概率条件下转弯型堆垛机平均作业循环周期的计算

转弯型堆垛机是自动化立体仓库中实现货物自动存取的关键设备。本文首先分析了转弯型堆垛机不同的作业情形,推导出非等概率条件下转弯型堆垛机单一作业和复合作业的循环周期计算公式,提出使用遍历算法求解平均作业循环周期方法,并探讨了按照ABC分类优化货位的方案,最后对华南理工大学仓储实验室的数据进行了相关的实例分析与研究。研究成果为企业自动化立体仓库的运营规划和高效管理提供了决策依据。     

酪蛋白糖巨肽超滤时间的优化探讨

酪蛋白糖巨肽具有抗感染,增强免疫力,防血栓,抗凝血等作用,在生物和营养方面具有广阔的市场前景。目的本实验在Hoist研究方法的基础上对超滤时间进行优化,旨在探讨超滤时间与酪蛋白糖巨肽粗提物体积间的关系,确定最佳离心时间,为工业化生产提供参考依据。方法根据酪蛋白糖巨肽在不同pH值下分子量不同的原理,采用30KD,3KD的超滤管在恒温条件下超滤10min,15min,加min,25min,30min,40min,研究超滤时间与酪蛋白糖巨肽粗提物体积间的关系。结果pH3．1时,使用30KD超滤离心管超滤最佳超滤时间20min;pH6．7时,使用3KD超滤离心管最佳的超滤时间30min。     

Autotuning positive feedback time delay controller for dead time processes

Biased relay feedback tests are applied to dead time processes to obtain their ultimate gains and ultimate frequencies. First-order process with dead time models are then fitted to the estimated gains and frequencies. A time delay controller that incorporates a simple compensator with a delay element in positive feedback can be derived from the fitted model. The time delay controller gives better performance comparing with classical Ziegler and Nichols tuned PID controller. Experimental study is included to demonstrate the effectiveness of the proposed tuning scheme and the time delay control algorithm.     

作业时间测定的可信度分析

作业时间测定是制定标准作业时间的重要途径之一。针对作业时间测定得到的数据的可信度问题．提出了一种分析方法，从而保证了通过作业时间测定得到的数据的可靠性。     

基于时间成本的集成点识别方法

为识别业务过程中的集成点,并确定其优先级,将集成点分为活动集成点、过程集成点和数据集成点3类,针对活动集成点和过程集成点,提出了一种基于时间成本的集成点识别方法.该方法在借鉴基于活动的成本计算方法的基础上,将数据源数量和数据量定义为时间成本动因,计算各个活动的时间成本,将活动的信息准备时间成本作为识别集成点,并确定其优先级的指标.为了直观地表示活动的时间成本,应用时间价值链模型建立业务过程的活动时间成本模型,该方法可定量化地识别集成点及其优先级,实践证明是一种有效的识别方法.     

一种网格工作流的时间管理方法

为方便网格工作流的时间管理,提出了一个服务的时间模型,为服务内部流程自动生成一个与之具备等价时间信息的服务,进而提出了网格工作流模型.该模型将网格工作流的时间问题转化为服务的时间问题,并设计了算法,以判定能否满足网格工作流中的时间约束,计算网格工作流的最短执行时间,以及活动的最早和最晚结束时间,从而较好地实现了网格工作流的时间管理.     

PTP协议时间同步精度测试

本文根据PTP精确时间协议的同步原理,研究了时间同步的测试方法与实现,提出了测试时间同步的方法和系统结构,开发了时间同步测试仪。通过实际应用,证明这种测试方法能够准确地测试被测设备的时间同步精度。     

基于支持向量机时栅数控转台时序预测研究

时栅代替光栅等传统位移传感器运用到全闭环数控转台做角位移检测部件,需采用时空变换算法将时栅的时域信息转换到空域信息。运用时间序列分析出时栅数控转台的测试数据依存特性,采用支持向量机建立起未来测试数据和历史样本的映射关系,从而得到测试数据中隐含的规律。依据过去相关测量值采用支持向量机回归预测下一采样时刻角位移,将原本等时采样的绝对式角位移转换为全闭合数控系统需要的等空间增量式连续脉冲。并且在误差控制方面,采用当前预测值对上一次预测误差进行实时修正,消除累计误差保证测量精度。实验证明支持向量回归的时间序列预测算法能有效保证动态数控角位移测量误差控制在±2.5″以内,实现精密全闭环角位移测量。     

秒表检定仪机/电转换器设计

针对目前秒表检定仪的检定需求和缺少检定所需机/电转换器的现状,介绍了一种用于把秒表检定仪夹具的机械信号转换成电脉冲信号的机/电转换器的工作原理、电路设计以及制作方法。并对其进行了性能测试,给出了测试数据,数据表明该转换器满足设计要求,解决了机械秒表检定仪因缺少机/电转换器无法检定的问题。     

模糊时态工作流网的建模和时间可能性分析

现有的工作流模型中很少考虑时间不确定性,以及资源和变迁的有效时间约束问题。为此,通过对模糊时间Petri网的各个元素中引入时间约束,提出了一种工作流模型,即模糊时态工作流网,给出了该工作流网中各种时态元素的计算方法,并讨论了利用该网对工作流中的时态现象进行时间建模和时间可能性分析的方法。最后,用一个实例解释了这些方法的使用。模糊时态工作流网可以对带有时间不确定性和时间约束的工作流模型中的时态信息进行建模,并对一些典型的时间约束进行时间可能性分析。