可控凸轮机构与步进电机控制系统的集成设计

以可控凸轮机构为研究对象进行理论和实验研究,建立了可控凸轮机构的运动控制函数方程。采用单片机控制步进电机作为可控凸轮的执行机构,并根据步进电机的控制方式,推导出了单片机控制步进电机变速运动的定步法,建立了凸轮机构与步进电机的控制系统集成设计理论的基本框架,并将电子凸轮系统应用到分度机构中。     

小尺度注塑件浇道剪切机构的研究

分析了小尺度注塑件浇道剪切的要求与特点,提出了凸轮机构式定位、伸入、剪切运动组合剪切方案,详细分析了驱动部件--直线步进电动机的推程、推力的计算方法,最后用实验验证了剪切机构的可行性、直线步进电动机选型的合理性.该机构具有很好的实用价值.     

线束绑扎设备控制系统设计与分析

为了使小型线束绑扎设备实现自动化生产,针对线束绑扎设备工作流程及各机构的运动方式,设计了一种线束绑扎设备控制系统,实现了对该线束绑扎设备上料、绑扎、剪切3种工作状态的自动控制。在设计步进电机驱动程序时,建立了步进电机数学模型,并对梯形曲线算法和指数曲线算法进行仿真分析和实验验证。根据仿真和实验结果确定了步进电机启动控制算法中关键参数,有效避免了步进电机启动时震动大和容易失步的现象。     

离合器步进机构的设计

介绍适用于较轻载荷场合的一种新型的步进机构——离合器步进机构的结构、工作原理。通过举例说明,介绍了该机构的设计要点,即在步进行程确定后,对气缸行程、齿轮齿数、链条节距、链轮齿数及传动速比等的匹配设计。应用实践表明,该种步进机构配置简单、加工容易、运行较平稳、定位准确、易自动化控制,且易实现步进行程的调整。     

公路层间剪应力检测实验平台研制与应用

为了完善长安大学公路学院交通工程类专业本科生的实验教学课程,设计开发了一套公路层间剪应力检测实验平台,该实验平台可以有效检测施工后公路面层与基层结合面的粘接强度。该实验平台主要由步进电机、减速机构、推力机构和力传感器组成。工作时,步进电机通过减速机构和推力机构将马歇尔试样推断,力传感器将马歇尔试样断裂所需的剪应力上传至控制系统,控制系统使剪应力数据以曲线图的形式显示在显示器上。经测试证明,该实验平台对公路层间剪应力的检测结果准确可靠。使用该检测实验平台可以有效训练学生进行路面抽样检测的专业技能,为其公路施工检测专业技能的培养奠定了良好的基础。     

可控电机实现凸轮机构从动件运动规律的研究

基于通用简谐梯形组合运动规律的构成方法，建立了凸轮机构从动件无因次通用曲线方程。并以单片机控制步进电机为实例，进行了实现凸轮机构从动件多种运动规律的理论和实验研究。应用汇编语言编制控制步进电机实现多种从动件运动规律的程序软件，并结合实验验证了编制程序的正确性和可行性。     

一种同轴式凸轮链条步进机构的运动分析与综合

本文介绍一种输入、输出轴线同轴的凸轮链条步进机构。研究了该种步进机构的零阶至二阶传动函数；提出了从动链轮在其步进角的中间范围内，作恒速比传动的几何条件以及实现给定步进角的机构尺寸的设计方法。设计实例表明了该种步进机构的设计与制造均较简单，传动平稳。     

基于Pro/E及Adams的连杆步进输送机简化模型仿真分析

依照设计要求,设计了四杆机构各杆的长度,对连杆步进运输机简化模型进行了Pro/E造型、装配.分析了Pro/E和Adams的接口导入问题,把已造模型导入Adams仿真软件中进行运动仿真,并对仿真的后置处理结果进行精确的定量分析.实验证明,该机构可以在工业生产中方便快捷地完成步进传输任务.     

新型虚拟轴三维坐标测量机构及其运动控制

针对我校自主开发的新型虚拟轴三维坐标测量机构，进行了位置分析。在此基础上，设计并建立了以DSP为核心的虚拟轴互维坐标测量机构的步进电动机微机闭环控制系统，利用VC＋＋6．0语言设计了系统的计算机控制软件。实验结果表明：由于系统采用的步进电动机体积小，转矩大，转速范围宽，因而简化了机械设计，减小了测量机构控制系统的体积，提高了系统的整体性能。其步进电动机闭环控制方案实现了虚拟轴三维坐标测量机构的高精度运动控制，为其实现高精度测量奠定了基础。     

基于MSP430的双指针转速表的设计

针对当前汽车仪表的发展趋势,设计了一种以MSP430单片机为核心,以步进电机为传动机构的汽车指针式转速表,阐述了步进电机细分驱动的原理、单片机对步进电机的控制方法、单片机与CAN总线通信接口的设计。此外,还利用单片机的串行通信模块,设计了与计算机通信的串行接口,并给出了系统的硬件电路图和软件流程图。实验结果表明,系统运行稳定、可靠,采用的步进电机细分驱动技术,大大提高了仪表的分辨率,满足了系统的高精度要求。     

Nanopositioning and Nonlinearity Compensation for Step Imprint Lithography Tool

In this paper, the motion mode and nanopositioning accuracy in the step imprinting lithography process are presented, and the positioning errors different from the traditional errors, such as the gap error existing in the hinges of the stage structure and the random error produced during the process of the stage position adjustment, are analyzed. To avoid and eliminate these nonlinearity errors, radial basis function-proportional integral derivative and position control algorithms are introduced into the macro- and microdriving processes, respectively. The innovation of this driving method is that the motion locus is monotone, nonoscillatory, and a multistep approaching target, which eliminates the root of the random error by single direction driving mode and avoids the backlash error through preloading function. Driving experiments of different motion ranges prove that this nonlinearity compensation is very effective and the positioning accuracy during the step imprinting process can be improved up to 10-nm.     

LED蓝宝石衬底抛光表面原子台阶形貌及其周期性研究

LED蓝宝石衬底的表面质量会极大影响到后续外延质量,进而影响到LED器件性能。蓝宝石研磨片经Al2O3磨粒粗抛液、SiO2磨粒精抛液下进行化学机械抛光(CMP),最终表面经原子力显微镜(AFM)所测表面粗糙度达到0.101nm,获得亚纳米级粗糙度超光滑表面,并呈现出原子台阶形貌。同时,通过使用Zygo表面形貌仪、AFM观察蓝宝石从研磨片经Al2O3粗抛液、SiO2精抛液抛光后的表面变化,阐述蓝宝石表面原子台阶形貌的形成原因,提出蓝宝石原子级超光滑表面形成的CMP去除机理。通过控制蓝宝石抛光中的工艺条件,获得a-a型、a-b型两种不同周期规律性的台阶形貌表面,并探讨不同周期规律性台阶形貌的形成机理。     

封闭式步进运动组合机构及其设计方法

应用差动比概念对组合机构中的功率流向进行判定，并深入探讨了封闭式齿轮，连杆组合机构和齿轮一凸轮组合机构的步进运动持性及其组成关系，并提出了其设计方法．     

数控加工摆线齿廓实际传动比的计算方法

提出了数控加工的摆轮与针轮啮合过程实际传动比和齿侧间隙的计算方法，开发了相应的计算程序，用此程序进一步研究了啮合过程中传动比的变化规律，得出了啮合过程中传动比波动较大及步长与平均传动比不是单调关系的结论。研究结果为调角器工作中的力学分析、调角器自锁性能的改进设计和修形方法的选择提供了理论依据。     

基于扩张状态观测器的快速步进/凝视成像机构控制

提出一种基于扩张状态观测器并引入加速度补偿策略的控制器设计方案,以实现快速步进/凝视成像机构对控制性能的高要求。首先,阐述了扩张状态观测器理论,对其特性进行了详细分析,并设计了以成像机构为被控对象的三阶线性扩张状态观测器。通过将观测器置于速度内环反馈通道,设计了基于扩张状态观测器的位置和速度双回路控制器。在此基础上,利用观测器输出的加速度估计值,提出加速度补偿策略,并设计了补偿环节。实验结果表明,与无加速度补偿环节相比,引入加速度补偿后,成像机构每次步进调节时间由76ms减小到33ms,凝视期间的角位置精度由约0.07°减小到0.01°以内,速度波动减小约2~3倍,成像机构的控制性能明显改善。控制器设计简单,需整定参数少,对于提高同类控制系统性能具有较高的实用价值。     

单定子三自由度超声电机运动轨迹控制的研究

通过产测得出单定子三自由度超声电机单独绕各轴旋转的性能及其各轴之间运动的耦合情况。针对该超声电机的特性，提出了逐点比较法控制策略。实验表明，应用此控制策略。该超声电机输出轴能够到达空间任意位置，并能够精确地按照事先规划好的几种几何轨迹进行运动，完全能够实现预计的控制目标。     

运用超声电机的燃油调节器活门顶杆机构

设计了一种基于超声电机的燃油调节器活门顶杆机构.该机构通过滚珠丝杆与旋转型行波超声电机(traveling-wave rotary ultrasonic motor,简称TRUM)的输出轴相连,将电机的回旋运动转化成执行元件即活门顶杆的直线运动,通过控制PSoC产生脉冲信号的个数实现了超声电机的步进驱动,可以精确调节油门的大小.针对机构的工作环境对现有的TRUM型超声电机进行了密封性改进,使其可以适用于油压工况.建立了活门顶杆的数学模型,对其进行动力学分析,并通过样机试验进行验证,得到的结果与理论分析基本一致.试验表明,该机构样机可以达到设计要求并实现纳米级的定位精度.     

Object’s translational speed measurement using motion blur information

In a motion blur based speed measurement work, a key step is the calculation for the horizontal blur extent. To fulfill this calculation when both a defocus blur and a motion blur occur and for a moving object with irregular shape edges robustly and accurately, we propose a novel scheme using the image matting and the transparency map. This scheme can isolate the defocus blur from the motion blur effectively and can also calculate the horizontal blur extent accurately regardless of the object’s shape. The simulation and real experiments prove that our scheme outperforms the current scan-line algorithm for the blur extent computation so as to fulfill the speed measurement more robustly and accurately.     

一种基于LabWindows的新型机械臂的设计与实现

针对双平行四边形结构的平面关节机械臂的特点和运动规律，利用LabWindows/CVI开发环境和HY-8021数据采集卡，结合步进电机，实现了机械臂的复位和匀速运动控制。     

空间相机调偏流机构设计与控制

位了减小像移对空间相机成像质量的影响,提高相机分辨率,对空间相机像移补偿方法进行了研究。首先,分析了偏流角产生的原因及调整原理,根据本相机自身特点,设计了高精密像移补偿机构。系统采用正弦机构作为传动形式,以80C31作为偏流角控制器,以步进电机为执行元件,以绝对式编码器作为偏流角测量元件,实现了偏流角位置闭环控制。由于偏流角调整范围在-4°～ +4°之间,以-4°、-2°、0°、+2°、+4°作为假想偏流角期望值,用编码器测得了10组偏流角调整实际数据。实验结果表明：偏流角控制系统精度可达到2′,满足系统对控制系统精度小于3′的要求,可以用于像移补偿机构,实现高精度的像移补偿。