压电陶瓷片微位移自动测量设备研制

摘要

本文中的压电陶瓷片是位移补偿器的核心驱动零件，用于实现激光陀螺腔长的位移补偿，陶瓷片在装配时需配对安装使用，对多片压电陶瓷加载工作电压时位移的一致性有较高要求。目前的测量工作主要依靠工人手工作业完成，测量结果的准确性和一致性严重依赖于工人技术水平，且在大批量生产时无法保证工作效率。因此，急需一种能够高效、准确的测量出压电陶瓷片微位移量的测量手段。为了解决以上问题，本文研制了一台压电陶瓷片微位移自动测量设备。在研制过程中主要完成了以下工作。
　　针对环形和矩形陶瓷片的自动测量任务，完成了设备总体方案设计，系统主要包括拾取模块、上下料模块、测量模块。具有人机交互功能，能够实现陶瓷片微位移的自动化检测作业。拾取模块由直角坐标机器人配合真空吸盘完成对薄片零件的拾取、搬运及放置作业，并由光电传感器监测导轨运动状态;测量模块由陶瓷驱动电源提供驱动电压，采用电感测微仪完成陶瓷片微位移的测量，采用双测头进行测量，防止测量过程中陶瓷片形变导致的测量位置改变对测量结果产生影响;上下料模块包括带自动定心功能的上料台和多个下料台，对陶瓷片进行整理和回收。
　　完成了设备硬件的安装和调试，设计了电路和气路控制方案，并以LabVIEW为平台编写了控制程序。确定了软件总体框架和控制策略，根据模块功能划分并编写各模块控制程序，通过相应控制策略完成不同模块的交互配合工作，实现了设备的自动化运行。设计了友好的人机交互界面，操作简单。
　　进行了误差分析并对精密直线导轨及陶瓷驱动电源进行了精度检测。验证了设备性能，进行了设备的应用实验，结果表明，本文设计的陶瓷片微位移自动测量设备能够满足测量技术要求，测量结果可靠性高，提高了工作效率。

目录

声明

论文说明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 压电陶瓷材料原理及简介

1．3 微位移测量技术发展概述

1．3．1 电学测量技术

1．3．2 光学测量技术

1．3．3 显微测量技术

1．4 自动化作业设备

1．5 论文研究目的及主要研究内容

2 微位移自动测量设备总体方案设计

2．1 被测元件特性及测量技术要求

2．2 微位移测量模块设计

2．3 上下料模块设计

2．4 零件搬运模块设计

2．5 本章小结

3 微位移自动测量设备研制

3．1 机械结构

3．1．1 测量模块结构

3．1．2 上下料模块结构

3．1．3 搬运模块结构

3．2 电气系统

3．2．1 运动控制系统

3．2．2 电压控制系统

3．2．3 气路控制系统

3．3 软件控制

3．3．1 微位移自动测量设备控制软件设计

3．3．2 人机交互界面设计

3．4 本章小结

4 误差分析及精度检测

4．1 测量误差来源及影响分析

4．2 硬件精度检测

4．2．1 导轨重复性精度

4．2．2 电压精度及稳定性

4．3 本章小结

5 设备应用实验

5．1 测量应用实验及结果分析

5．2 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢