精密位移检测系统
基于ATmega16的数字光栅位移测量系统

(.h 2 3 ros fP A, i d o2 6 0 , hn ; .fhr Ol n ne n . t,ini 3 0 5 , h a 1Te90 8t p L Qn a 6 10 C i 2O soe iE g er gC , d Taj 04 1 C i ; o o g a f i i OL n n 3C l g I om t nS i c n nier g O enU i rt C i , iga 6 10 hn ) .ol eo n rai c n eadE g ei , ca nv s yo hn Qndo2 6 0 ,C ia e f f o e n n ei f a
关 键 词 : t g l ; 字 光 栅 尺 ; 触发 器 ;测 量 系统 A mea 6 数 D
中图 分 类 号 : P 1 T 31
文 献 标识 码 : A
文 章 编 号 :17 — 2 6 2 1 )2 0 8 — 3 64 6 3 (0 12 — 14 0
Dip a e n a u i g s se f rd gt l r t g r lr b s d o me a 6 s l c me tme s rn y tm 0 i i a i u e a e n At g 1 a g n
莫 尔 条 纹 的运 动 , 后 经 光 电转 换 成 脉 冲 信 号 输 出 , 样 , 然 这 我
们 只 要 记 录脉 冲信 号 的数 目 . 以及 位 移 停 止 时 的 最 后 一 个 状
态 , 可 以计 算 出位 移 量 的 大 小 , 到 了 1 m 的分 辨 率 。 就 达
A mea6是 A M L公 司 的 生 产 的 性 价 比 比 较 高 的 单 T g1 T E 片 机 。 T gl A mea6有 如 下 特 点 : 节 的系 统 内可 编 程 Fah 1 k字 6 l s ( 有 同 时读 写 的 能 力 , R 具 即 WW )5 2字 节 E P O lk字 ,1 E R M。 节SA 3 R M,2个 通 用 I 口线 ,2个 通 用 工 作 寄 存 器 . 于边 , O 3 用
第6章 位移的检测

第6章
位移的检测
6.2
光栅传感器测量位移
2. 辨向原理
在莫尔条纹移动的方向上设置两套相距m±1/4莫尔条纹宽度的光 电元件。当两光栅尺相对移动时,莫尔条纹随之移动,两套光电元件 可以接受到到2个在相位上依次超前或滞后1/4周期的光强度变化,光 敏元件把光强度变化的转化为相应的相位上超前或滞后90°两组电压 信号,如图6-26所示,经放大、整形后得到两个方波信号u1和u2,分 别送到图6-27所示的辨向电路中。
U o
R1
E
Z1
R2
Z2
E R jL E jL E Z r Uo Z 2 2 Rr jL 2 Rr jL
第6章
位移的检测
6.1
电感式传感器测量位移
(2)变压器电桥
输出电压为
/2 E
E
Z1 A
U
( U o
o
B
Z1 1 )E Z1 Z 2 2
第6章
位移的检测
6.1
电感式传感器测量位移
2.电感式传感器测量电路
电感式传感器的测量电路有交流分压器式、交流电桥式和谐振式等 几种。对于差动式电感传感器通常都采用交流电桥电路。 (1)电阻平衡臂电桥 电阻平衡臂电桥电路如图6-10所示,传感器的两个线圈(阻抗为Z1 和Z2)作为电桥的两个臂,用两个电阻R1、R2作电桥的另外两个臂。 设初始Z1=Z2=Rr+jωL,并且R1=R2=R, 满足电桥平衡条件Z1/ Z2= R1/ R2, 电桥平衡。工作时,Z1=Z+ΔZ,Z2= Z -ΔZ,输出电压为
S0
衔铁 铁心 测杆
(2)变隙式电感传感器
线圈
L
铁心
基于位置编码的位移检测系统及检测方法与相关技术

本技术涉及一种基于位置编码的位移检测系统及检测方法,由固定有位置编码尺的工作台、光学成像系统、面阵CCD传感器、图像采集卡、PC机和电源模块组成。
本技术运用面阵CCD传感器采集工作台上位置编码尺在移动方向上起止位置的两幅编码图像,对编码图像进行校正、滤波、边缘提取等图像处理,以及解码和定位计算,获取工作台的位移。
本技术通过成像系统和CCD传感器进行非接触式位移测量,结构简单,易于小型化;编码简单,抗干扰能力强、易于加工和安装;以编码位“1”值刻线的不同宽度表示不同的编码周期,从而扩大了位移测量范围,且仍能保证位移测量的精度。
位移检测系统具有制造成本低廉,操作简单,测量精度高的特点。
权利要求书1.一种基于位置编码的位移检测系统,由工作台、光学成像系统、面阵CCD传感器、图像采集卡、PC机和电源模块组成,其特征在于:工作台侧面固定有位置编码尺,位置编码尺尺面和工作台的移动方向平行,其上刻线垂直于工作台的移动方向;光学成像系统固定在工作台侧方,光学成像系统的光轴垂直于工作台上的位置编码尺尺面,并使之处于光学成像系统的物平面,即光学成像系统将位置编码尺尺面成像在像平面;面阵CCD传感器安装在光学成像系统的像平面位置,其横向与工作台移动方向平行,即位置编码尺上刻线的像平行面阵CCD传感器的纵向;面阵CCD传感器通过接口与图像采集卡连接;2.按照权利要求1所述的一种基于位置编码的位移检测系统,其特征在于:在编码尺上以位置码的起始位置表示不同的空间位置,在编码尺上以宽度L分割成连续的编码位,在每个编码位上选“0”或“1”两种编码,以空白即无刻线,表示编码“0”;以黑色刻线表示编码“1”,此刻线为“1”值刻线,“1”值刻线起始边与编码位的起始边对齐;宽度为b。
n个连续的编码位组成一个位置码,其码值为n个编码位对应的二进制值所组成的编码值Ci,它对应的标称值Xi表示该位置码与零位置码起始位置间的距离与L的比值,以T个位置码为一个周期,每个周期内的编码值序列相同,每个周期对应相同测量长度0~LT,每个周期所需码位长度为LT+n-1,g个周期码尺的编码长度为gLT+n-1。
基于Stm32控制器的LVDT位移测量系统设计(终稿) - 用于合并讲解

课程设计报告题目:基于STM32的LVDT位移测量系统设计姓名:余樾班级:09011301学号:2013302132西北工业大学自动化学院基于STM32的LVDT位移测量系统设计任务书1.设计目的与要求设计一个基于STM32控制器的LVDT数字测量系统设计,要求认真并准确地理解有关要求,按组完成系统设计,具体设计要求如下:(1)对流体传动管道中的压力进行,测温范围及精度:38mm,0.5%。
(2)LVDT信号的调制与解调,测量数据存储功能,掉电不丢失;(3)4位八段码实时数据显示;(4)通过RS232通信接口与上位机进行数据通信;(5)功能按键、指示灯和蜂鸣器报警。
2.设计内容(1)查阅资料,熟悉设计内容;(2)根据设计要求选择传感器,确定系统方案和主控芯片;(3)根据系统方案分别设计单元电路;确定元器件及元件参数;(4)画出电路原理图,正确使用逻辑关系。
3.编写设计报告写出设计的全过程,附上有关资料和图纸,并写出心得体会。
目录1. 引言 (1)2. 设计方案 (2)2.1. 任务分析 (2)2.2. 设计思路 (2)3. 详细设计 (3)3.1. 主控制器模块 (3)3.1.1. 微处理器电路 (3)3.1.2. 电源模块 (5)3.1.3. JTAG/SWD电路 (5)3.2. LVDT传感器的测量原理与电路设计 (6)3.2.1. LVDT传感器的测量原理 (6)3.2.2. LVDT传感器电路的设计 (6)3.3. 显示模块 (9)3.4. 串口通信模块 (10)3.5. 存储模块 (10)4. 总结与体会(不宜过长) (11)附录1 MAX7219 (14)附录2 I2C总线 (16)基于STM32的LVDT位移测量系统设计摘要: LVDT可以用来测量物体的伸长度、震动频率、振幅、物体厚薄程度和膨胀度等精确数据。
具体还可以用在机床工具和液压缸的定位,以及辊缝和阀门的控制等。
LVDT还有无摩擦测量、无限的机械寿命、坚固耐用、环境适用性等优点,这使它应用范围也非常广泛。
传感器与检测技术 项目3

目录
任务一 高精度位移传感器的应用
2.互感型电感传感器 互感型电感传感器的原理是电磁感应中的互感现象,如图3-8所示, 当初级线圈输入交流电时,次级线圈会产生电动势e,其大小与输入电 流的变化率成正比,即 式中,M为互感系数,与两个线圈相对位置及周围介质的导磁能力 等因素有关,表明两个线圈之间的耦合程度。
任务一 高精度位移传感器的应用
电容测厚传感器是用来对金属带材在轧制过程中
厚度的检测,其工作原理是在被测带材的上下两侧各
置放一块面积相等,与带材距离相等的极板,这样极 板与带材就构成了两个电容器C1、C2。把两块极板用 导线连接起来成为一个极,而带材就是电容的另一个 极,其总电容为C1+C2,如果带材的厚度发生变化, 将引起电容量的变化,用交流电桥将电容的变化测出 来,经过放大即可由电表指示测量结果。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
音频信号发生器产生的音频信号,接入变压器T 的原边线圈, 变压器副边的两个线圈作为测量电桥的两臂,电桥的另外两桥臂 由标准电容C0 和带材与极板形成的被测电容Cx(Cx= C1+C2)组成。 电桥的输出电压经放大器放大后整流为直流,再经差动放大,即 可用指示电表指示出带材厚度的变化。
(3-8)
在这种情况下,电容的实际相对变化量为
C Ce C 2 Ce 1 LC
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
2)测量电路 (1)调频测量电路
调频电路的测量原理
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
传感器的电容作为振荡器谐振回路的一部分,当输入 量导致电容量发生变化时,振荡器的振荡频率也随之发生 变化,其输出信号经过限幅、鉴频和放大器放大后变成输 出电压。虽然可将频率作为测量系统的输出量,用以判断 被测非电量的大小,但此时系统是非线性的,不易校正, 因此必须加入鉴频器,将频率的变化转换为电压振幅的变 化,经过放大就可以用仪器指示或记录仪记录下来。图中 调频振荡器的振荡频率为
对式精密位移传感器的原理及其在机器人技术中的应用

对式精密位移传感器的原理及其在机器人技术中的应用摘要:本文探讨了对式精密位移传感器的原理以及其在机器人技术中的广泛应用。
本文将详细介绍不同类型的对视精密位移传感器,包括其工作原理、优势和局限性。
此外,还探讨了在机器人领域中,位移传感器的各种应用,如自动导航、精确定位和环境感知等。
最后,总结了对视精密位移传感器在机器人技术中的重要性。
关键词:对式精密位移传感器、机器人技术、测量、自动导航、环境感知1.引言在当代科技领域,机器人技术的快速发展已经在多个领域产生了深远地影响,从工业自动化到医疗保健,再到日常生活。
机器人的广泛应用正在改变我们的生活方式和工作方式,以及我们对自动化、智能化和精确性的期望。
在这个发展浪潮中,对视精密位移传感器作为一项关键技术,不仅推动了机器人技术的进步,还为各种机器人应用提供了高精度的位移测量。
位移传感器通过测量物体的位置和位移,使机器人能够实时感知和掌握其环境,从而实现更高水平的自主决策和执行任务。
机器人领域的研究人员和工程师一直在努力开发不同类型的位移传感器,如电容型、电感型和光电型传感器,以满足不同应用领域的需求。
这些传感器不仅具有高精度和可靠性,还能够在各种环境条件下工作,包括恶劣的工业环境和卫生要求严格的医疗环境。
2.对式精密位移传感器原理2.1电容型传感器电容型传感器是一种常用于测量位移的精密传感器。
其原理基于电容的变化,通过测量电容的变化来确定物体的位移。
这种传感器通常由两个电极构成,它们之间充满了电介质,如空气或绝缘体。
电容型传感器的原理基于电容与电极间距和电介质介电常数之间的关系[1]。
在电容型传感器中,两个电极分别与被测对象和一个参考电极相连。
当电流通过电容型传感器时,它会在电极之间建立一个电场。
这个电场的强度与电极之间的距离以及电介质的介电常数有关。
当物体靠近或移开电容型传感器时,电极之间的距离会发生微小变化,从而导致电场的强度发生变化。
这种微小的电场变化被传感器检测到,通常通过测量电容的变化来确定。
精密带钢弯曲变形在线自动检测系统的研制

( 东莞理工学 院
邓君
黄 泳 波
5 30 ) 2 8 8
机械工程学 院 ,广东东莞
摘 要 : 密带钢在 热处理 生产的过程 中,往往 需要停 下设备 来对 带钢 的弯 曲变形进行 人工拉 线检测 ,通 精
过 A C定 时采 集位移 传感器产生的数据 ,并 由 MC D U处理 、记 录,可以实现对 带钢 弯 曲变形的在线 自动检 测 , 通过试 验验 证该在线检测 系统 可以有效地提 高检 测精度和带钢 生产效 率,并实时建立起 带钢 弯曲 变形数据库。 关键词 :精 密带钢 ;弯 曲变形 ;在线检测 ;位移传 感器
不合 格产 品 ,需要 进行 消差处 理 。
表 1 采 用 不 同检 测 方 式 测 得 的最 大 偏 差 数 in n
第l 9卷第 1 期
2 年 01 2 2 月
J OURN AL OF DONG GUAN U VERST F T HNOL GY 报
V11 N . 0 9 o1 .
F b e . 2 1 0 2
精 密 带 钢 弯 曲变 形 在 线 自动 检 测 系 统 的研 制
程 中 ,对 带 钢 的弯 曲形变往 往 采用 比较 原始 的拉 线 目测 方法 。该 种检测 方 式需 要把 生产 线停 下来 ,进 行 抽样 检测 ,导致检 测 过程严 重 影 响生产 效率 ,而且要 求有 熟 练 的技 术人 员 操作 方可 以生 产 出合格 的精 密 带钢 产 品 ,抽 样检 测 的方式 也会 出现 有 些带 钢 弯 曲变 形 较 大 的地 方 没 有 检 测 到 的情 况 ] 。为 此 我们 经 过在 企业 生产 一线 的反复调 查 和考证 ,研制 出 了精密 带钢 弯 曲变形 在线 检 测 系统 。
基于三维精密位移工作台的显微图像拼接测量系统

8 02 3 0 .1 02 3 .1 07 3 .4
9 9 3 9. 8 9 —. 2 00 6 1 1 .9 0
为进一步验证移动工作 台的大尺 寸样 件的图像测量精 度 ,
对刻 线 间距 为 l m、长 度为 2 0 的一等 标 准 玻璃 线 纹 尺 m 0 mm
1m 0 m和 3 mm两个量级的刻度分别进行 了 1 0 0次测量 ,测 量结
将被测物不 同部分进行多场摄像 , 图像拼接根据多 幅图像 积无缝无特征显微图像拼接测量系统。
间 相 约 关 , 多 单 图 统 到 个 标 之 , 2 0 系统 的设计 的 互 束 系 把 幅 元 像 一 一 坐 系 下从 量
★来稿 日 : 1 —4 2 -基金项 目: 自然科学基金项 目( 10 1 2 , 期 2 10—5 k 0 国家 506 3 ) 湖北省 自 然科学基金项 目(0 9 D O 22 1C B 10 ) 2 o c A 3 ,0 0 D 0 8 1
果, 如表 3所示 。 表 3 移 动 工作 台测 量 大 尺寸 结 果 ( 单位 : ) um
若水平工作台的 xy . 向分别与 C D的相应方 向平行 , C 则拼
接 比较容易 。 实际上 , 水平工作台的 向和 Y向与 C D的 向和 C y向存在着一定 的角度 和 , 如图 4所示 。假设工作 台要从 0 点移动到 P点 , 则可通过 P点作 0 "的平行线交 D 1 P 点 , t 2 尸 于 l 从
lt w mar sma llnt gsee D n lewkbs tl e f s n eu gye dau i enebw n C delotl i s i d。{ io si st n cca ghal teC a v rae s a s n t eb h
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
(6)差动变压器式位移传感器输出信号大,在国家标准中规定: 交流传感器的灵敏度量程10 mm以下的应为150 mV/mm,10 mm以上的 应为50 mV/mm;直流位移传感器的满量程输出(10 V DC供电),量 程10 mm以下的应大于0.5 V,量程10 mm以上的应大于2 V。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
二、电感式传感器
1.自感型电感传感器
1) 可变磁阻式传感器
2) 涡流式传感器
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
1)可变磁阻式传感器 由线圈、铁芯和衔铁组成封闭磁路,在铁芯和衔铁之间有气隙存在。 磁阻为
铁芯和衔铁的气隙长度 ,m; 0 为空气磁导率, 4 10 H/m; A0 为空气气隙导磁
精密位移检测系统
随着技术的发展,制造工业的精度已经达到了亚微米级别,很多机 械零件的精度早已超过亚微米而达到几十个纳米,如高精度定位轴承和 光学透镜,电子电路在工业中,超大规模集成电路的制造精度已经达到 几个纳米。
目录
精密位移检测系统
制造精度的提高是现代工业的基础,而在亚微米级别的制造 中,利用高精度微小位移检测。 高精度位移传感器的特点:量程小,精度高,高稳定性。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
(4)差动变压器式位移传感器有很高的分辨力,实际的分辨能力 取决于显示仪表的精度。 (5)差动变压器式位移传感器有很宽的检测范围,正常产品检测 范围为±(2.5~50) mm,国家标准的型谱中规划此类产品的最大检测 范围为±600 mm,但是检测精度随着量程的增大而降低。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
1.电容式传感器的分类
1) 变面积型电容传感器
2) 极距变化型电容传感器
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
1)变面积型电容传感器
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
2)极距变化型电容传感器 如图3-3(a)所示,如平行电容器两个极板间覆盖面积和极间介质 不变,则其电容量C与极距呈现非线性关系。当极距有一微小变化量时, 引起电容的变化量为 式中,A为极板间覆盖面积。 则其灵敏度为
目录
精密位移检测系统
精度在亚微米级别的检测工业上往往采用比较方法,即首先 使用标准件作为检测基准依据,然后利用高精度微小位移检测其 中的误差级别。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
知识目标
通过熟悉各种高精度位移传感器,了解位移传感器检测的一般原理 和使用条件,掌握各种位移传感器的量程和精度等检测性能。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
2.互感型电感传感器 互感型电感传感器的原理是电磁感应中的互感现象,如图3-8所示, 当初级线圈输入交流电时,次级线圈会产生电动势e,其大小与输入电 流的变化率成正比,即 式中,M为互感系数,与两个线圈相对位置及周围介质的导磁能力 等因素有关,表明两个线圈之间的耦合程度。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
互感式电感传感器多由变压器由初级线圈和两个参数完全相同的次 级线圈w1、w2组成。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
差动变压器式位移传感器的使用具有以下特点 (1)可以在恶劣的环境下工作 (2)由于差动变压器式位移传感器的可动部分铁芯与固定部分线 圈之间本质上是非接触的,理论上传感器的重复误差和回差为零,在实 际使用中这两个误差也很小,这部分误差的控制往往是评价传感器的关 键因素。 (3)差动变压器式位移传感器工作时本质上没有摩擦,平均无故 障的工作时间达到3×106 h以上,较其他传感器高出1~2个数量级。
7
横截面积, m
2
。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
可变磁阻位移传感器的典型结构方案: 可变导磁面积型 差动型位移传感器 单螺线管线圈型位移传感器
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
2)涡流式传感器 涡电流式传感器的变换原理是利用金属体在交变磁场中的涡电流效 应。电涡流检测法的最大优点在于实现无接触检测,可对介质的内部进 行探测。这种优点被广泛使用于材料的内部裂纹,涂层厚度等方面的检 测。
目录
实训一 认识电感式高精度位移传感器
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
2.电容式传感器的特点与用途
(1)小功率、高阻抗
(4)可以进行 非接触检测
发热小
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
电容式传感器的用途 电容式传感器广泛地应用在位移、振动、角度、加速度等机 械量的精密检测,目前检测范围已经扩大到了压力、液面和成分 等方面的检测。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
技能目标
通过实践操作和训练理解,初步认识电感式位移传感器及其检测适 应性,了解工业中常用的位移检测特点及位移传感器的基本选用原则。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
一、电容式传感器
电容式传感器实质上是利用电容公式进行检测的传感器
C 为电容,C; d 为两个极板之间的距离,m; A 为极板正对面积; 为介电常数,
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
(7)差动变压器式位移传感器温度系数较小,因此适用于环境温 度变化的场所;差动变压器式位移传感器的频域输出较宽(小于400 Hz),因此能满足一般的检测及控制系统的需求。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
目录
实训一 认识电感式高精度位移传感器
实训目标 通过电感式高精度位移传感器和测量台装置共同组成系统,通 过装配调试和检测多个圆柱体直径(精度在1 μm以内),深入了 解电感式高精度位移传感器的传感特性并比较位移检测方法的一 般应用规程。
0 r ,真空介电常数 0 8.85 1012 F / m , r 为相对介电常数
被检测可通过极板距离、正对面积和介电常数的变化,转换为电容 的变化实现检测。
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
目录
任务一 高精度位移传感器的应用
电容传感器的结构优点是:由于极板间的静电引力小,活动部分的 可动质量小,所以对输入能量的要求低;由于介质损耗小,传感器本身 发热少,使其能在高频范围内工作,具有较好的动态响应特性。