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拉力试验机位移传感器的研究与发展

来源:拉力试验机厂家    发布时间:2014-10-09 11:14
拉力试验机位移传感器的研究与发展
位移测量按被测量来分有线位移测量和角位移测量,如机械工程中经常要求测量零部件的位移或位置;按测量参数的特性分有静态位移和动态位移,许多动态变化的参数如力,扭矩,速度,加速度等都是以位移测量为基础的。根据传感器的变换原理,常用的位移测量传感器有电阻式,电感式,差动变压器式,感应同步,磁珊,光珊和激光等位移计以及电动千分表等。在九届CIMT2005中国国际机床展览会上展示了当今世界位移测量技术的发展和型的位移传感器,并将数控技术和数控机床推向更高精度、更高速度、更高可靠、更高效率的发展,也将数显技术和数显量具推向一个新的高度。目前,式光栅尺在控制系统中逐步取代现在通用的增量式光栅尺,并广泛应用于反馈控制系统和数控机床。采用式光栅尺的测量系统在设备通电的同时后续电路就可以获得位置,不再需要在开机后寻找参考零位,提高了系统的可靠性和工作效率。单场扫描光栅尺将逐步取代现在通用的四场扫描光栅尺。这将大幅度提高光栅尺的精度、分辨力、速度和抗污染的能力。这是光栅传感器最重要的发展,使光栅测量系统达到了一个新的技术高度。量具目前普遍采用的增量式容栅测量系统是不能防水的,有一半的容栅量具将会被防水型式电磁感应式测量系统所取代,尤其是数显卡尺。因为容栅是变电容栅式测量系统,空气是作为介质要受到湿度的影响,在不改变数显卡尺的栅式结构条件下采用变电感的测量系统,这就能防水,将容栅的防护等级从IP40提高到IP67;另外在增量式码道旁边再增加式码道,采用式编码技术通电后不需要对零,在点位测量时也不会产生超速错误。今后普及型的量具仍会采用容栅测量系统,而防水型的都会采用电磁感应测量系统。
现代位移测量系统普遍采用光栅、磁栅、感应同步器、球栅和容栅等栅式测量系统,都是应用了重复周期的结构设计,位移的测量都是采用增量测量方法,也就是在确定初始点后要用读出从初始点到所在位置的增量数(步距)来确定位置。因此设备在开机后每个轴需要移动一个位置寻找参考标记。近几年来为了解决开机后机床各个轴在不移动的情况下,光栅尺就能够提供当前位置的数据,德国HEIDENHAIN、日本三丰(MITUTOYO)、西班牙FAGOR等公司都开发了式光栅尺,并成功用于数控机床,配备了式光栅尺的机床或生产线在重新开机后立刻重新获得各个轴的位置以及刀具的空间指向,因此可以立刻从中断处开始继续原来的加工程序,这就大大地提高了数控机床的有效加工时间。式测量是现代测量技术发展的趋势,在位移传感器上会得到普遍的应用,日本三丰公司已将增量式容栅数显卡尺用新一代式容栅数显卡尺替代,新推出的防水数显卡尺也采用式电磁感应测量系统。日本SONY公司正在研发式磁栅尺,即将推出新产品。英国NEWALL公司也在推出式球栅传感器。式直线传感器首先应用在反馈控制系统中,尤其是数控机床中, 现在FANUC、SIEMEMS、三菱(MITSUBISHI)等许多数控设备生产厂家都在采用。总之式直线传感器有显著优点,是当前发展起来的新一代产品,将使数控机床反馈控制系统提高到一个新的高度。
拉力试验机课题研究内容
本课题要求学生在了解拉力试验机总体设计方案的基础上,着重研究大位移、小位移等不同量程位移的测量方案。针对不同情况选取合适的传感器及相应的测量电路,利用单片机完成数据采集并通过串行口将数据传送至上位机,由上位机完成对数据的进一步分析与处理。
主要任务如下:
  1. 根据设计任务确定总体方案
  2. 确定控制方案(单片机型号的选择、传感器选择等)
  3. 硬件电路图设计、绘制(PROTEL99)
  4. 硬件调试
  5. 软件设计与调试
 
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