可控测量力轮廓测量位移传感器的设计与实现

摘要

随着制造技术的快速发展，加工制造对各种工件表面轮廓进行微恒力、大量程、高精度的综合测量的需求也越发迫切。由于测量力与测量速度的矛盾凸显，使得研究可控测量力的轮廓测量传感器的需求愈显迫切。
　　 论文分析了传统轮廓仪的受力情况，推导出了测量力与杠杆系统的转角等参数的复杂关系，提出了改进杠杆结构来简化受力关系的方案。该方案设计了一种带有重心调整装置的弓形测杆结构，分析了改进后的杠杆结构的受力情况，利用音圈电机控制测针测量力；同时改进了现有音圈电机的结构和安装方式，推导出音圈电机中电流的的控制参数，设计了一种参数确定的简便方法，以及传感器的零位确定方法。
　　 论文分析了传感器的外围电路需求，根据实验室已有基础，结合控制卡的总线趋势，使用PCI9052芯片开发传感器的运动控制卡。论文设计了运动控制卡的整体方案，介绍了板卡硬件开发流程，以及运动控制卡的硬件实现、E2PROM的配置和板卡调试过程；同时详细的介绍了使用WinDriver软件开发控制卡驱动程序的流程进行开发的注意事项。
　　 论文分析了轮廓测量中误差补偿的重要性，建立了传感器非线性误差模型；根据数学推导，选用了多项式拟合误差的补偿方法；给出了一种使用标准球来反算多项式系数的方法，并详细描述了计算的步骤。
　　 论文通过实验确定音圈电机控制参数以及非线性误差补偿参数，最后通过实验验证了通过线圈电流控制测量力的方案的可行性，也验证了非线性误差补偿的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 可控力传感器结构设计与实现

3 传感器专用控制卡的设计与实现

4 传感器非线性误差分析及补偿

5 应用实例与实验

6 总结与展望

致 谢

参考文献

附录