基于视觉的微夹钳位移测试技术研究

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基于电涡流传感器的虚拟式微位移测试仪设计

基于电涡流传感器的虚拟式微位移测试仪设计

基于电涡流传感器的虚拟式微位移测试仪设计一、电涡流传感器的工作原理电涡流传感器是基于电磁感应原理工作的。

当传感器探头中的线圈通以高频交变电流时,会在其周围产生高频交变磁场。

如果在磁场范围内存在金属导体,金属导体内会产生电涡流。

电涡流的产生会反过来影响传感器探头中的磁场,导致线圈的电感、阻抗等参数发生变化。

通过测量这些参数的变化,就可以间接测量出与传感器探头相对的金属导体的位移。

二、系统总体设计方案本虚拟式微位移测试仪主要由电涡流传感器、信号调理电路、数据采集卡和计算机软件组成。

电涡流传感器负责检测微小位移,并将其转化为电信号。

信号调理电路对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波等处理,以提高信号的质量和稳定性。

数据采集卡将经过调理的模拟信号转换为数字信号,并传输给计算机。

计算机软件负责对采集到的数据进行处理、分析和显示。

三、硬件设计1、电涡流传感器的选择根据测量范围、精度要求和工作环境等因素,选择合适的电涡流传感器型号。

常见的电涡流传感器有线性位移传感器和轴位移传感器等。

2、信号调理电路设计信号调理电路包括放大器、滤波器和调零电路等。

放大器用于将传感器输出的微弱信号放大到合适的幅度,滤波器用于去除噪声和干扰,调零电路用于消除传感器的初始偏差。

3、数据采集卡的选择数据采集卡应具有足够的采样频率、分辨率和通道数,以满足测量要求。

同时,还应考虑其与计算机的接口类型和兼容性。

四、软件设计1、数据采集程序使用编程语言(如 C++、LabVIEW 等)编写数据采集程序,实现对数据采集卡的控制和数据的读取。

2、数据处理算法采用合适的数据处理算法,如均值滤波、中值滤波、最小二乘法拟合等,对采集到的数据进行处理,以提高测量精度。

3、界面设计设计友好的用户界面,实时显示测量结果、位移曲线等信息,并提供数据存储、打印等功能。

五、系统调试与实验1、硬件调试对信号调理电路进行调试,检查放大倍数、滤波效果等是否符合要求。

同时,对数据采集卡进行测试,确保其正常工作。

一种基于LabVIEW的相位法PSD微位移测量系统设计

一种基于LabVIEW的相位法PSD微位移测量系统设计

位 置 敏 感 探 测 器 ( oio esiedtc rP D) 一 psinsniv eet , S 是 t t o
种基于非均匀半导体横向光电效应来探 测光 斑重 心位 置的 光电探测器件。其优 点是 分辨率 高 、 响应速度快 、 光谱 响应 宽 、 格低廉 等 , 价 并能实 现连续测 量。因此 , 它被 广泛应 用 于人体摄像测量 、 机器人控制 、 航空对接 、 跟踪制导 、 激光束 的监控 ( 对准 、 位移和振动) 等诸多领域 。 P D光斑位置测量有 幅值定 位法 和相位定 位法 2种 , S 目前应用于实际测量 的均 采用 幅值法 。 自 19 94年 德克 萨 斯大学奥斯汀分校 N rynnC, uk a aaaa B cm nA B等人提 出相
Ex e i n a e u t e e lt tt e p s i e e c fte PS o t tsg la helg ts o sto a e g o p rme tlr s ls r v a ha h ha e df r n e o h D upu ina nd t ih p tpo iin h v o d ln a eai n. n h nln a ro sl s h n 0.1% . i e rrl to a d t e no i e rer ri e st a
dee tn r c so sr n n ii tre e e a iiy a g o n io tci g p e iin,to g a t—ne fr nc b l nd o d e vr nme tl da a iiy, o a e t mp iu t na a ptb lt c mp r d wih a lt de
( 重庆大学 光 电技术及 系统教育部重点实验室 , 重庆 40 4 ) 0 04

基于有限元的双晶片式压电微夹钳的设计【开题报告】

基于有限元的双晶片式压电微夹钳的设计【开题报告】

毕业论文开题报告机械设计制造及其自动化基于有限元的双晶片式压电微夹钳的设计一、选题的背景与意义微夹钳具有钳指张合量与夹持力准确,控制系统简单,可靠性高的优点。

高精端行业(如航空航天、生物技术等)中,传统的夹持装置难以满足其研发、生产需要,此时,微夹钳成了必需品。

压电式微夹钳由于压电陶瓷执行器具有体积小、刚度大、不发热、无噪声等优点,可应用于微操作、微装配领域,其可以作为微操作机器人的手臂,具有高精确度的特征,可广泛的应用于各种高精端行业的产品生产过程中。

压电式微夹钳按结构方式可分为柔性铰链式和双晶片式两种,柔性铰链式压电微夹钳夹持力大,而双晶片式压电微夹钳张合量大,但是目前这两种微夹钳都存在结构复杂、电极线引出不方便等不足。

在当今对微夹持技术高需求的情况下,设计结构简单、便于电极线引出的微夹钳,必能推动微夹钳技术的发展,为科技研发、产品生产的进步做出贡献。

二、研究的基本内容与拟解决的主要问题2.1研究的基本内容利用压电陶瓷晶片,根据逆压电效应和悬臂梁理论,采用有限元分析法设计一种由压电陶瓷执行器驱动的、张合量为250 µm的双晶片式压电陶瓷微夹钳。

并要求该微夹钳具有结构简单,便于电极线引出的优点。

通过该设计,了解压电微夹钳的应用领域,掌握双晶片式压电微夹钳的设计过程,进而掌握零、部件的一般设计过程。

2.2拟解决的主要问题1)设计压电微夹钳的结构,保证其结构简单,且便于电极线引出;2)根据设计的结构,确定各零件的几何尺寸;3)基于所确定的微夹钳的几何尺寸,采用有限元分析法,确定微夹钳的张合量同驱动电压的关系、夹持力同张合量的关系以及最大夹持重量;三、研究的方法与技术路线在查阅国内外大量文献后,根据任务书要求,对微夹钳进行造型设计,根据结果设计微夹钳结构参数,然后在Pro/E中建模,并将模型调入有限元分析软件(ANSYS)中进行有限元分析,结合解析法,得出微夹钳的张合量同驱动电压的关系、夹持力同张合量的关系以及最大夹持重量。

基于定位平台的大尺寸工件视觉测量技术研究

基于定位平台的大尺寸工件视觉测量技术研究

机械设计与制造Machinery Design & Manufacture249第6期2021年6月基于定位平台的大尺寸工件视觉测量技术研究马平,欧建国,张智阳(广东工业大学机电工程学院,广东广州510006)摘要:对于大幅面工件的几何尺寸很难进行全尺才视觉测量的问题,提出一种单目视觉加运动控制联合的测量方法。

该方法结合了图像检测功能与运动平台的可移动特点,对大尺度工件进行分区编号,控制直线精密定位平台按逆时针顺序对相应区域进行图像采集处理,并建立一种基于Canny 边缘检测与分段序贯最小二乘法拟合求交点的角点检测算法, 通过获取先后两不同区域图像角点坐标的偏差,结合定位平台位移信息,实现对大幅面工件的全尺寸视觉测量。

最后运用建立的大尺寸工件视觉测量系统对特征丰富的工件进行测量实验,实验结果表明系统在200mm 测量范围内可保证0.05m m 的精度要求。

关键词:大尺寸工件;视觉测量;运动控制;边缘拟合中图分类号:TH16;TP23文献标识码:A文章编号:1001-3997(2021 )06-0249-04A Research on Visual Measurement Technology of LargeSize Workpiece Based on Positioning PlatformMA Ping , OU Jian-guo , ZHANG Zhi-yang(Guangdong University of Technology College of Electromechanical Engineering , Guangdong Guangzhou 510006, China)Abstract :冠 is difficult to carry out f ull-size visual measurement f or the geometric dimension of large surface workpiece , a mea ­surement method of m onocular vision combined with motion control has been presented. This method combines the image detec ­tionjunction with the movable characteristics of t he moving platform , it carries on the p artition numbering to the large scale work ­piece, and control the linear p recision positioning p latform in the counterclockwise order of t he corresponding region image acqui ­sition and processing, a comer detection algorithm based on Canny edge detection and piecewise sequential least squares f itting for intersection points had been established, and obtain the deviation of a ngular p oint coordinates of t wo different region images ,based on positioning platform displacement information, the J ull size vision measurement of large scale workpiece has been real ­ized. Finally 9 the visual measurement system of large size workpiece has been used to measure the workpiece with rich features ,The experimental results show that the system can ensure the accuracy requirement of 0.05mm within the measurement range of200mm.Key Words :Large-Size Workpiece ; Visual Measurement ; Motion Control ; Edge Fitting1引言大尺寸金属平板类零件在现代制造业中被广泛应用于工业、农业机械、航天航空各个领域中。

微小位移测量技术探究

微小位移测量技术探究

微小位移测量技术探究盖巍奇【摘要】随着现代科技的发展,在精密加工、自动控制、半导体制作工艺中经常要对微小位移进行测量和控制.本文提出采用光学和莫尔条纹电子学细分技术为基础的一种测量微小位移的方法,并研制了微小位移传感器.该传感器体积小,实现简单,测量精度可达微米级,理论测量分辨率可达:0.078μm.为验证该方法的有效性和准确性,设计了用步进电机带动微距丝杠的滑动平台和计算机控制软件控制系统.由计算机控制系统发送命令,控制滑动平台移动微小距离作为理论位移数据,由微小位移传感器测量滑台移动距离作为实验数据,经对比分析,该微距传感器测量精度可达10μm.【期刊名称】《黑龙江科学》【年(卷),期】2018(009)009【总页数】3页(P162-164)【关键词】微距测量;莫尔条纹;电子学细分;光栅【作者】盖巍奇【作者单位】东北师范大学附属中学,长春130021【正文语种】中文【中图分类】TH822微小位移的测量可以应用在很多领域。

无论是测量长度、高度、厚度、间距或直线位移,还是在精度检测、设备标定、精密加工、半导体制作设备、武器系统等方面,都能够看到微小位移测量技术的应用。

现代科技的发展推动工业技术不断的进步,工业4.0的提出,对自动控制、精密加工以及需要微小位移测量领域提出了更高的要求。

目前微小位移的测量技术大体可分为三类:一是显微镜结合CCD图像处理方式的测量技术,向被测物体发射45°角的激光,由CCD接收反射光,通过人工观测反射光点照射在CCD光电阵列中的位置来判读物体移动的距离。

二是通过光学方法,根据光学干涉原理,通过测量干涉条纹移动的数量测量位移,如迈克尔逊激光干涉仪测量。

另外,光栅尺也是根据光学方式测量位移的专门测量装置,但由于体积较大,光栅刻线较粗,测量精度低,只适合测量要求不高的应用环境。

三是利用霍尔效应的电子学测量方法。

根据霍尔元件的磁电阻效应与磁感应强度的平方成正比这一关系,通过改变磁铁与霍尔元件之间的距离引起霍尔元件磁电阻的变化,再把这一变化转换成电压信号,测量电压信号从而得到与之对应的位移量。

基于双目视觉的掘锚机器人行驶位移检测方法

基于双目视觉的掘锚机器人行驶位移检测方法

基于双目视觉的掘锚机器人行驶位移检测方法马宏伟1,2, 晁勇1,2, 薛旭升1,2, 毛清华1,2, 王川伟1,2(1. 西安科技大学 机械工程学院,陕西 西安 710054;2. 陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室,陕西 西安 710054)摘要:针对掘锚机器人在行驶过程中存在行驶位移检测精度低的问题,以已支护锚杆为定位基准,通过分析掘锚机器人与已支护锚杆之间的距离关系,建立“掘锚机器人−已支护锚杆”定位模型,提出一种基于双目视觉的掘锚机器人行驶位移检测方法。

煤矿井下环境复杂,采用传统的Census 变换算法得到的视差图具有局限性,通过分析双目视觉测距原理,提出一种改进Census 变换算法获取锚杆的视差图,得到锚杆图像的深度信息;提出一种锚杆特征的识别与定位方法,利用边缘检测算法对视差图中的锚杆进行轮廓提取,采用最小外接矩形与最大外接矩形算法对锚杆轮廓进行框选,提取锚杆特征点的像素坐标,通过分析坐标转换关系将特征点像素坐标转换为世界坐标,采用最小二乘法将特征点空间坐标拟合成一条直线,经过该直线建立平行于巷道截面的平面,解算双目相机与该平面之间的距离,进而得到掘锚机器人与该平面之间的距离。

搭建移动机器人平台进行掘锚机器人行驶位移检测实验,结果表明:改进后的Census 变换算法使误匹配率从19.85%降低到11.52%,较传统Census 变换算法的误匹配率降低了41.96%;锚杆特征点识别与定位方法能够有效提取锚杆特征点的空间坐标,经过直线拟合得到相机与3个平行截面之间的距离分别为3 010.428,2 215.910,1 415.127 mm 。

在机器人定位实验中,将真实计算位移与理论位移进行对比,结果表明,真实计算位移曲线与理论位移曲线基本重合,理论位移与计算位移误差不超过20 mm ,可实现掘锚机器人的自主、准确、实时位移检测。

关键词:掘锚机器人定位;双目视觉定位;双目测距;立体匹配算法;Census 变换算法;锚杆特征点识别;“掘锚机器人−已支护锚杆”定位模型中图分类号:TD632.2 文献标志码:ABinocular vision-based displacement detection method for anchor digging robotMA Hongwei 1,2, CHAO Yong 1,2, XUE Xusheng 1,2, MAO Qinghua 1,2, WANG Chuanwei 1,2(1. College of Mechanical Engineering, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an 710054, China ; 2. Shaanxi Key Laboratory of Mine Electromechanical Equipment Intelligent Detection and Control, Xi'an 710054, China)Abstract : The problem of low detection accuracy of driving displacement exists in the driving process of收稿日期:2022-10-20;修回日期:2022-12-05;责任编辑:王晖,郑海霞。

第7章 微位移技术


第一节 概述
3.微调
精密仪器中的微调是经常遇到的间题,如图(c)所示, 左图表示磁头与磁盘之间的浮动间隙的调整,右图为 照相物镜与被照乾版之间焦距的调整。
第一节 概述
4.微执行机构
主要用于生物工程、医疗、微型机电系统、微型机器 人等,用十夹持微小物体。如图(d)所示,微型器件装 配系统的微夹持器。
第一节 概述
如图(a)所示粗工作台完成高速度大行程而高精度由 微动工作台来实现,通过微动工作台对粗动工作台运 动中带来的误差进行精度补偿,以达到预定的精度。
第一节 概述
2.微进给
主要用于精密机械加工中的微进给机构以及精密仪器 中的对准微动机构,如图(b)所示金刚石车刀车削镜而 磁盘,车刀的进给量为5μm,就是利用微位移机构实 现的。
第三节 精密致动技术
名称 工作原理
1、 压电微位移器件是用逆压电效应工作的,广泛用于激光稳频、精 压 密微动及进给等。对压电器件要求其具有压电灵敏度高、行程大、 电 线性好、稳定性好和重复性好等。 压电器件的主要缺点是变形量小,为获得需要的驱动量常要加较 器 件 高的电压,一般大于800V。当无电致伸缩效应时,压电陶瓷长度方 向变形量 l l dU (7-2) b 式中,U为施加于压电器件上的电压;b为压电陶瓷厚度;l为压电陶 瓷长度;d为压电系数。由式(4-72)可以看出,增大压电陶瓷所用 方向的长度,减少压电陶瓷厚度,增大外加电压,选用压电系数大 的材料,可以增大应变。通常d33要比d31大3倍,因此应该用极化方 向的变形来驱动。也可用多个压电陶瓷组成压电堆,采用并联接法, 总变型量△L = n△l。
特别是到 20 世纪 70 年代后期,微电子技术向大规模集成电路 (LSI)和超大规模集成电路(VLSI)方向发展,随着集成度 的提高,线条越来越微细化, “向22nm进军”。 256K 动态 RAM 线宽已缩小到 1.25 μm 左右。目前已小于 0.1 μm ,对与之相应的工艺设备(如图形发生器、分步重复照相 机、光刻机、电子束、和X射线曝光机及其检测设备等)提出 了更高的要求,要求这些设备的定位精度为线宽的1/3~1/5,即 亚微米甚至纳米级的精度。

基于ATMEGA128单片机的微位移测量系统毕业设计论文

题目:基于ATMEGA128单片机的微位移测量系统基于ATMEGA128单片机的微位移测量系统摘要现今微位移测量在实际生产和生活中应用十分广泛,从冶金行业的轧钢设备,机械行业如注塑、压铸印刷和包装,林木行业的木材加工,工农业的车辆与行走机械,大型建筑在灾害中的微变形,动感游乐模拟系统、医疗设备,到石油、石化、制药、生化、食品加工和污水处理等行业,都会用到微位移测量技术。

在近年来,大型水库的岸边,山区公路、铁路边坡有危岩、滑坡、地裂等地质灾害。

桥梁、大坝、摩天大楼等大型建筑会发生微变形,微位移量是危险报警的主要监测参数。

所以,进行微位移测量尤其重要。

本次设计采用电压差动位移传感器(Linear Variable Differential Transformer,简称LVDT)采集位移信号,然后AD698与电压差动位移传感器联合使用,将电感式位移传感器输出的交变信号转换成标准的直流信号。

通过A/D转换器CS5524采样后,完成模数转换,经过单片机A TMEGA128进行标度变换,显示转换完的数据。

最后,经过调试程序,实现了微位移信号的显示。

关键词:微位移测量;ATMEGA128;AD698;VFDThe Measurement system of Micro-displacement based onATMEGA128 MCUAbstractCurrently,the micro-displacement measurement in the actual production and living in a wide range of applications.In recent years, Micro-displacement is the major risk of alarm monitoring parameters,such as Bridges, dams, skyscrapers and other large construction will occur micro-displacement, micro-deformation and so on. What’s more,the reservoir bank of large reservoirs, mountain roads, railways have a rock slope, landslides, geological disasters. Therefore, it is especially important to develop micro-displacement measurement,.This design uses a differential voltage displacement transducer (LVDT) to acquisite the micro-displacement.then, the AD698 voltage differential displacement sensor and the inductive displacement sensor joined together to convert signals into DC 0 ~ 10V. Through the A / D converter CS5524,a digital data will be displayed When the analog-to-digital conversion finished. Finally,through the programming debugging and the hardware testing and ammending, the acquisited data can be displayed after processing.Key words: Micro-displacement measurement; ATMEGA128; AD698; VFD目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (1)1.1 研究背景 (1)1.1.1 微位移测量 (1)1.1.2 微位移测量系统 (1)1.2 总体设计方案 (3)1.3 新颖的微位移测量技术 (3)第二章硬件设计 (5)2.1 电源 (5)2.2 信号处理模块 (5)2.2.1 LVDT (5)2.2.2 AD698 (9)2.3 信号处理部分 (13)2.3.1 CS5524 (13)2.3.2 ATMEGA128 (17)2.4 人机接口模块 (23)2.4.1 VFD (23)第三章软件设计 (29)3.1 单片机主程序设计 (29)3.2 A/D转换子程序 (30)3.3 标度变换 (32)3.4 VFD显示子程序 (33)3.5 键盘子程序 (34)3.6 调试结果 (35)第四章总结 (36)参考文献 (37)附录A硬件原理图 (39)附录B 程序 (40)致谢 (70)第一章引言1.1 研究背景1.1.1微位移测量在工业、信息化生产高速发达的今天,从冶金行业的轧钢设备,机械行业如注塑、压铸印刷和包装,林木行业的木材加工,工农业的车辆与行走机械,大型建筑在灾害中的微变形,动感游乐模拟系统,医疗设备;到石油、石化、制药、生化、食品加工和污水处理等行业。

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传 感 器 与 微 系统 ( rnd cr n c ss m T cnlg s Tasue adMi oyt ehooi ) r e e
21 年 第 3 0i O卷 第 2期
基 于 视 觉 的 微 夹 钳 位 移 测 试 技 术 研 究
王 文 静 ,褚 金 奎 ,张 然 ,张 成
Dain Un v ri fTeh oo y, l n1 6 2 Chn l iest o c n lg Dai 1 0 3, ia) a y a
A b t a t: Dip a e n s o e o h mir gi p r k y fa u e t e c n e to a t ds c n n tbe us d f r src s lc me ti n ft e c o rp e  ̄ e e t r s,h o v ni n lmeho a o e o
像标注等功能 。给出 了详细的图像标定方法 , 通过 台式测微尺实现。最后对微夹钳进行位移测试实验 , 验 证了测量装置的可用性 , 并总结出微夹 钳位移随 电压变化的规律 。位移测量装置的精度 为 ±l m, 且具有

定 的通 用 性 , 用 于 其 他 ME 可 MS器 件 的位 移 测 试 。
me s r g i u p t ipa e n e a s f h mal i fte mi rg i p r Ac o dn o i h rc e sis a a u n t o tu s lc me t c u e o e s l sz o c o rp e . c r i gt t c a a t r t , i s d b t e h s i c
dip a e e e t s l c m ntt s meh d s r p s d o h m irg ipe ,u i g t e t o i p o o e fr t e c o rp r sn h no c na t n— o tc me s r me t a iin- a e a u e n , vso b s d mir — iplc m e tm e s r me td vc s i d sg d n h me s r me t ot r c a e i d v l p d Th c o d s a e n a u e n e ie s e ine a d t e a u e n s f wae pa k g s e eo e . e
m l r g l p r b s d o ii n c o rp e a e n v so
WA G We —n , H i—u , H N a , H N hn N nj g C U J k i Z A G R n Z A G C eg i n
( yL b rtr f i o N n eh oo ya dS se o ioigP o ic , Ke a oaoyo c / a oT c n l n yt M r g m f a nn rvne L
( 连 理 工 大 学 辽 宁 省 微 纳 米技 术 及 系统 重 点 实 验 室 。 宁 大 连 16 2 ) 大 辽 103

要 :微 夹钳输 出位移是它的一个重要 特性 , 微夹钳整体尺寸 比较小 , 不能用常规方 法测量输 出位移。
针 对 微 夹 钳 的特 点 , 出 一种 微 夹 钳 位 移 测 试 方 法 , 用 非 接 触 式 测 量 , 计 了 一 种 基 于 视 觉 的 微 位 移 测 提 采 设 试 装置 , 开 发 了配 套 的测 量 软 件 。测 试 软 件通 过 L b IW 软 件 平 台实 现 , 并 a VE 能够 实 现 图 像 标 定 、 量 和 图 测
ts o t a e i c mp ld b h a VI W r p i a p o rmmig ln u g . h rg a c n b e l e ma e e ts f r s o i y t e L b E g a h c l r ga w e n a g a e T e p o r m a e r ai d i g z c l rt n ai a i ,me s r me t a d i g n o ain fau e . d ti d i g ai rt n meh d i r aie r u h a b o a u e n , n ma e a n tt t rs A ea l o e e ma e c l ai t o s e lz d t o g b o h
d s o ir mee . e diplc me to co rpp rt si g e pei n si a re u ov rf h v ia lt f e ktp m c o tr Th s a e n fmir g i e e tn x rme t sc rid o tt eiy t ea albii o y me s rngde i e , n umma ie h h n i g r e fdiplc me tv ra in wih v la e. e e ie ha a au i vc s a d s rz st e c a g n uls o s a e n a ito t ot g T d vc s h c ran g n r l y, a s d f rd s lc me tts fo h rM EM S de ie a d isp e iin i ± 1 m . e ti e e ai c n be u e o ip a e n e to t e t v c s, n t r cso s Ke r y wo ds: dip a e e tme s e n ;mir gi pe s l c m n a ur me t c o rp r;c mp trvii o u e son; L b EW a VI
关 键 词 :位 移 测 量 ; 夹 钳 ; 器 视 觉 ; aV E 微 机 L b IW
中图分类号 :T 0 P26
文献标识码 :B
文章编号 :10 -7 7 2 1 )20 4-3 009 8 (0 1 0-0 40
S ud n dip a e e t m e s e e t t c n l g f t y o
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