一种低耦合高精度六维力传感器设计及应用

多维力传感技术是工业智能化发展重要支撑技术之一。本文研制了一种中等量程的轮辐构型的电阻应变式六维力传感器,其量程为：切向力±300 N、法向力±600 N、力矩±25 N·m。传感器外圈和中心台通过4组特设的应变梁连接。每组应变梁包括一对处于两侧的“L”形梁及一根居中的扁平梁,能够从结构上降低维间耦合。进一步通过贴片及组桥方案设计从理论上消除了各方向间的耦合。静态标定结果表明,该传感器的维间耦合小于1%、测量精度不低于1‰、过载系数超过300%、非线性度低于0.3%。瞬态冲击法动态测试表明,该传感器具有较好的动态性能。本文将该六维力传感器用于机械臂抛光打磨过程的力学测量和反馈控制,取得了优异的效果,证实了传感器的可用性和优越性。该传感器将促进中国六维力测试技术发展、助力现代工业智能化进程。     

Stewart六维力/力矩传感器弹性体的设计分析

分析了六维力／力矩传感器弹性体结构;提出了基于Stewart平台的球形连接分体式弹性体的设计方案;对Stewart平台的六维力弹性体结构进行建模,用有限元方法做单维力和力矩的加载求解;经数值分析得到应力与应变的分布,从而求解出最大受力分布点,经线性变化得到输出与载荷之间的传递矩阵,并求解出六维力大小;调整上下平台夹角α,β,半径R1,R2及杆长L等参数,对传感器结构参数进行设计,列出设计数据表为Stewart六维力传感器结构参数的设计提供了参考依据。     

六维力传感器静态标定及解耦研究

设计了一种八梁结构轮辐式六维力传感器的静态标定试验台,并从传感器的静态耦合特性和解耦算法两方面进行了研究。给出了详细的标定过程,获取了试验数据样本。基于试验样本构造了标定矩阵。结果表明:该传感器在结构上具有良好的自解耦特性,通过解耦算法对传感器输出进行解耦后,传感器的耦合误差基本被消除,满程测量精度能达到2.6%,为该种六维力传感器的实用及其产业化奠定了基础。     

工程塑料应变测试误差的研究

本文采用了五种不同尺寸的应变片,在不同的测试电压下,利用四分之一桥电路和半桥电路,用system 4000应变仪测定了四种常见的工程塑料的静态表观应变。实验发现,这些工程塑料的表观应变具有明显的滞后特性,测试的表观应变值与测试电压成正比,与应变片的面积成反比。它还直接与测试时间、所测材料的传热能力、弹性模量以及它与应变片栅丝的热膨胀系数差值有较大关系。本文也比较了半桥测试法和四分之一桥测试法的结果,结果表明,四分之一桥测试法的测试误差远大于具有热补偿作用的半桥测试法,然而半桥测试法的热补偿作用仍然未令人满意。本文为此作出了一些解释,并提出了减小和消除测试误差的方法和途径。     

双恒流源应变测量与恒压电桥应变测量电路的分析

目前电阻应变片的测量电路及传感器中的变换电路大都采用恒压电桥电路,近年来,国外仪器中有采用双恒流源电路的,为此,本文对两种电路的优缺点及应用范围作了分析,並讨论了双恒流源电路的应用及线路补偿等问题。     

学术动态

该课题是航空航天工业部资助的航空青年基金项目。以金问林副教授为课题组长的课题组经过两年多的攻关,于1991年12月19日通过了由航空航天工业部科学技术研究院主持的鉴定。 该项目对多维动态力传感器的静态和动态精度问题作了全面的研究,提出了用以解决应变式多维动态力传感器刚度与灵敏度矛盾的“主从弹性元件设计方法”,应用了消除传感器各维间相互干扰的“附加应变片补偿方法”,建立了有关的物理、数学模型,并作了相应的理论分析。 鉴定委员会专家一致认为:该研究提出的方法及相应的理论分析新颖独特,经国际联机     

采用压电陶瓷传感器提高悬臂式镗杆的加工精度(英文)

由于悬臂式镗杆的刚度较低,镗削加工中容易产生加工误差。本文采用了误差在线检测与实时补偿的方法,以提高悬臂式镗杆的加工精度。通过应变片测试微量镗削加工中镗杆的变形,在线检测加工误差,用压电陶瓷传感器对加工误差进行实时补偿。镗刀和压电陶瓷传感器分别安装在杠杆式结构的微量镗杆的两端,这样镗杆的结构尺寸可以不受压电陶瓷传感器的影响,镗杆的长径比为８。     

基于Stewart平台的6-SS并联天平结构优化设计

良态的雅可比矩阵决定并联机构的性能，并决定了其结构参数是否合理。本文利用矩阵的F-范数研究一种新颖的并联天平力雅可比矩阵，以力雅可比矩阵的条件数为目标函数进行并联天平结构优化设计，推导出优化目标函数以5个基本结构参数表达的解析式。利用数值解法求出目标函数关于过渡变量的最小值，并用矩阵2-范数加以验证，找到8种保证并联天平精度的优化结构。该法同时也为六维力／力矩传感器的性能指标评价及其结构优化提供很好的借鉴。     

弱撞击对接机构动力学特性建模

针对空间飞行器捕获对接过程中复杂的多体动力学问题,鉴于弱撞击对接机构(Low impact docking mechanism,LIDM)不同于以往常见的刚性对接机构,其在对接过程中产生碰撞力远小于空间飞行器自身的重量,且自身对接环处安装有六维力传感器,因此可以将捕获过程中LIDM处产生的碰撞力等效为作用于对接环质心处...     

混沌型传感器(英文)

创造性地利用混沌的初值敏感性,提出了混沌型传感器的概念和结构,证明了将符号动力学的基本理论用于测量领域是可行的.然后,用开关电容实现了混沌型传感器的理论模型,并给出了基本的实验结果.该传感器具有灵敏度和分辨率高、结构简单,直接输出数字量的特点,开 创了混沌应用的新领域,同时也为探索新型传感器结构提供了一条可能的途径.     

铜镉污染对海州香薷种子萌发的影响

以海州香薷种子为试材,研究了铜镉污染对种子萌发的影响。结果表明,在实验所选的胁迫浓度范围内,单一铜污染时,海州香薷种子发芽率随着Cu2+浓度的升高,先升后降,在20mg/L Cu2+处理时出现了毒性兴奋效应现象。铜镉污染对海州香薷幼苗苗长和根长的抑制作用极显著。根据综合效应指标,铜镉复合污染对海州香薷种子萌发的影响表现形式为铜、镉的协同作用。     

微量天平校准装置及精度分析

装置适用于风洞应变式微量天平六分量精密静态校准。通过高精度复位工件台和电视测量实现了微量天平的五分量体轴校;应用力的精密传递与转换实现了微量载荷在水平方向的准确加载。对三分量天平的综合加载精度以及影响因素进行了分析,同时还给出了该设备对三分量微量天平校准的结果,并与其他设备校准结果进行了比较     

基于CIMS环境的MRPⅡ

MRPⅡ(Manufacturing Resource Planning)即制造资源计划,是计算机集成制造系统(CIMS)中管理信息系统的重要组成部分.文中以大批量生产类型的机械制造企业CIMS为背景,从企业生产环境、企业管理思想与方法、企业经营特点、CIMS运行环境等方面分析了CIMS环境对MRPⅡ的软件功能、软件结构的需求,提出了CIMS环境下的MRPⅡ软件的功能、接口及系统结构.最后,分析了摩托车生产企业CIMS环境中的MRPⅡ的实现方案,及采用MRPⅡ的“推”式逻辑进行生产计划,采用“JIT”(Just In Time)的“拉”式逻辑进行生产控制的混合结构的特点.     

Linux Apache Web服务器上的ASP实现方案

介绍利用自由软件iASP1．08和JAVA2SDK1．3配置Linux Apache Web Server实现ASP功能的实用方案。     

基于DCT顺序型模式JPEG图象的分析与实现

本文介绍了基于ＤＣＴ顺序模型ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）图象编码和解码的过程,并对量化,ＤＣＴ变换、Ｈｕｆｆｍａｎ编码的算法进行了深入的研究。     

设备检维修策略及维修主体匹配问题研究

设备检维修系统设计是设备管理的核心,而设备维修策略和维修主体匹配又是设备检维修系统设计的核心。建立一个可以广泛应用于企业的模型,并已通过实践的验证,为企业建立维修策略,选择维修主体提供了分析和应用的框架。     

不同热控涂层的飞艇散热器Fluent仿真分析

为了分析不同热控涂层的性能,采用Fluent模拟了临近空间飞艇上小型散热器在20 km高空的热平衡状态。散热器分别使用S781白漆、S956灰漆及La_1-xSr_xMnO₃化合物热致变材料作为热控涂层,使用UDF（User defined function）编码对热控涂层设置随涂层温度变化的发射率。经过模拟计算,得到了在太阳垂直照射与无太阳辐射两种极端情况下不同热控涂层散热器的温度分布。仿真结果得出在太阳垂直照射下,使用La_1-xSr_xMnO₃化合物作为热控材料散热器的锂电池温度处于最佳工作温度范围,但其在太阳垂直照射与无太阳辐射情况下电源的平均温度温差为8.89 K,略大于S781白漆的温差6.57 K。模拟中,La_1-xSr_xMnO₃热致变材料发射率变化较小,约为0.11,垂直照射时温度最高的散热区域发射率可达到0.8,无太阳辐射时温度最低的散热区域约为0.69。     

基于UNIX System V流机制的串行口通信程序的设计与实现

流（ＳＴＲＥＡＭＳ）机制，是ＵＮＩＸ系统中用户进程到设备（伪设备）之间的一条全双工数据通路，它为字符处理、网络服务和数据通信等驱动程序的设计提供模块化手段。本文概要介绍了流机制的组成及原理，着重讨论了用流机制实现ＵＮＩＸ设备驱动程序的方法，在ＳＣＯＳｙｓｔｅｍＶＵＮＩＸ系统中设计并实现了基于流机制的带ｍｏｄｅｍ控制的串行口驱动程序，最后讨论了串行口通信的数据传输控制及串行口通信程序的应用。     

平面前刀面的模具铣刀齿槽磨削成形的研究

本文提出了一种直接磨削出具有平面曲线刀刃、平面前刀面及刃带宽度等于零的模具铣刀齿槽的原理与方法.文中,首先阐述了该种铣刀的刀刃形式与齿背线的特点,然后详细研究了磨削系统应具备的砂轮相对于刀具的安装和运动形式以及运动维数,依据啮合原理和微分几何的基本知识,严格地导出了磨削系统中各运动参数之间满足的函数关系,最后设计并制造了一套专门的试验装置,它和改装后的工具磨床配套,进行磨齿加工。磨齿试验验证了本文分析的正确性。     

加跟刀架的细长轴车削加工尺寸误差的仿真

为探索跟刀架的作用机理,开发了一个联合模型用以仿真细长轴车削尺寸误差的形成过程。该模型由3部分组成:切削力统计模型、工件变形模型及尺寸误差的几何分析。值得注意的是,切削力与实际切削深度间存在耦合效应,因此切削力不能直接求得,这里采用二分法进行迭代运算来解决此问题。最后,通过一系列试验对仿真模型进行验证,结果表明仿真值与实测值比较一致。由仿真结果可知,跟刀架刚度对细长轴中部尺寸误差的影响最显著,而降低这个部位的尺寸误差也是细长轴车削的难点所在,因此,改进跟刀架结构是提高尺寸精度的有效途径。本文的主要贡献是在建立跟刀架的力学模型的基础上分析了影响细长轴车削尺寸误差的主要因素。