行走式大量程高精度雙向位移檢測裝置的設(shè)計與研究.pdf

1、隨著液壓/氣壓系統(tǒng)在大型高精密設(shè)備上廣泛的運用，大行程油缸/氣缸輸出軸位移的高精度檢測變得越來越困難。在一些特殊場合，油缸/氣缸行程要求越來越大，檢測精度要求越來越高，運動狀態(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要求。本文在分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對實現(xiàn)大行程位移傳感器的高精度檢測方法進行了研究，以超大三軸試驗儀輸出軸為對象，闡述采用常規(guī)位移傳感器對其輸出軸進行高精度位移檢測所面臨的難題，依據(jù)超大三軸試驗的

2、特點，設(shè)計出了能夠?qū)ζ漭敵鲚S進行高精度雙向位移檢測的裝置，并從仿真、實驗和誤差補償三個方面對該所設(shè)計的裝置展開了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析與梳理近幾年國內(nèi)外位移傳感器的研究現(xiàn)狀，對常用的大行程位移傳感器特點進行了歸納和總結(jié)，以超大三軸試驗儀輸出軸為對象，提出了可以對其進行高精度雙向位移檢測的方案，基于此方案完成了機械結(jié)構(gòu)部分設(shè)計和電氣測控部分設(shè)計（包括STM32微控處理器及外圍檢測電路等）。⑵在檢測裝置硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上

3、，提出了能夠?qū)﹄p向輸出軸高精度位移檢測的控制方案，根據(jù)檢測裝置建立Simulink模型對控制方案進行了仿真研究，研究的內(nèi)容主要包含同步控制性能和不同運動狀況下的大行程位移檢測性能。仿真結(jié)果表明所設(shè)計的控制方案能夠完成雙向輸出軸的高精度位移檢測。⑶對檢測裝置開展了實驗研究，將檢測裝置應(yīng)用在橫梁的位移檢測當中，通過控制橫梁的運動狀態(tài)，探究測量裝置的檢測精度。實驗主要完成了靜、動態(tài)同步跟蹤檢測實驗、大量程單向位移檢測實驗、變向位移檢測實驗等。

4、由實驗數(shù)據(jù)分析可知，單向800mm量程最大測量誤差達到0.075mm，靜態(tài)同步測量、動態(tài)同步測量和變向位移測量中均表現(xiàn)出較高精度的檢測性能。⑷在檢測裝置實驗研究中發(fā)現(xiàn)測試裝置采用的圓柱直線導(dǎo)軌在整個大行程區(qū)間缺少輔助支撐，容易產(chǎn)生機械變形影響測量精度，對此，開展了機械結(jié)構(gòu)變形與測量誤差關(guān)系的實驗探究，通過將實驗數(shù)據(jù)高階擬合構(gòu)建出了不同測量值、不同測量位置和機械結(jié)構(gòu)受力變形引起的測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