精密电容测微计的研制

精密电容测微计的研制

一、精密电容测微仪的研制(论文文献综述)

巴宏伟[1](2021)在《基于激光测微仪的非接触式在位测量系统研究》文中提出随着科技的快速发展,人们对产品的质量、精度等要求越来越高,尤其是在高科技领域尤为明显。复杂曲面结构相比于传统简单面型能更好的满足功能需求,简化系统结构,有利于减小系统的质量和体积,复杂曲面的加工制造的相关问题渐渐成为研究的热点问题。由于复杂曲面多用于精密制造领域,例如航空航天、模具制造、天文望远镜等领域,因此对其精度也有了更高的要求。高精度的复杂曲面制造离不开高精度的测量系统,传统的离线测量技术虽然较为成熟,但在测量过程中可能会引入无法测量的定位误差。这种误差具有较强的随机性,难以进行后续误差补偿。并且离线测量需要对工件进行多次装夹,不利于提高加工效率。在位测量能有效避免多次装夹带来的定位误差。针对以上问题本文开发了基于激光测微仪的非接触式在位测量系统来避免二次定位误差。本文所开发的在位测量系统以三维运动平台为载体,在其基础上结合LKH020型激光测微仪进行面型数据采集。基于三坐标测量原理,分析了软件系统的功能要求。利用VC6.0的MFC模块设计并开发出了非接触式在位测量软件系统,通过各模块之间的相互配合,实现三维运动平台的三轴运动控制和LK-H020型激光测微仪的数据采集。并对在位测量系统的软件系统和硬件系统进行连接和调试。本文研究了面型测量中存在的几种测量误差,并建立了相应的数学模型,对原点定位误差和测头的转动误差进行了误差补偿研究。研究了曲面的面型评价方法,为后续的测量分析奠定基础。介绍了轨迹规划的布点原则,基于轨迹规划的布点原则介绍了几种轨迹规划方法,并利用MATLAB编程进行相应算法的仿真实验。本文介绍了采样点规划的基本原则,针对几种重要的曲面曲线参数,对测量点的轨迹规划方法进行了研究,利用MATLAB软件进行了仿真实验。对曲面曲线拟合方法进行了研究。根据理论研究和实验研究,本文所开发的非接触式在位测量系统能够实现各种面型曲面的自动测量。其测量精度达到了微米级别,并且有较高的可靠性和稳定性,可以满足高精度的曲面测量需求。

周雨欣[2](2021)在《气体微流量控制阀结构设计研究》文中研究说明气体微流量控制阀在航空航天、医疗器械、自动化仪表等领域中发挥着重要作用,通过调节微流量控制阀实现微流量气体的连续控制功能,满足对气体介质的连续控制需求。针对现有气体流量控制阀难以满足精细调控要求的问题,本文从可压缩气体流动原理切入,设计一种气体微流量控制阀,并对阀芯结构进行设计研究,具体研究内容如下:(1)设计气体微流量控制阀整体结构,拟合阀芯轮廓曲线。设计一种压电驱动的流量阀,阐明了流量阀的结构组成和工作原理。对流量阀结构进行受力分析,选择满足工作需求的压缩弹簧、压电元件等零件。为获得线性流量特性的流量阀,建立节流口处数学模型,基于气体流动原理推导流量阀节流口处的气体质量流量计算公式,结合可压缩气体状态方程,对气体微流量控制阀阀芯轮廓曲线进行推导计算,并使用不同函数对求解数据进行拟合,获得高拟合的阀芯型面拟合函数。运用有限元仿真分析对不同阀芯轮廓拟合函数下的流场模型进行对比研究,最终选择多项式拟合曲线作为流量阀的阀芯型面轮廓。(2)分析阀芯位移对流量阀流场性能的影响,对流量阀的阀芯结构参数进行优化。结合有限元仿真方法验证了气体微流量控制阀的设计理论。分析阀芯位移对流量阀节流口处流场的压力、速度变化、涡量等流场特性的影响。以减小阀芯不平衡力和旋涡强度、提高流量阀的流场稳定性为目标,综合分析阀芯、阀座各结构参数对流量阀流场性能的影响,确定待优化的结构参数。通过均匀试验设计法选择不同的结构参数作为试验点,对试验结果进行回归分析,建立多优化目标的响应函数并求解,确定流量阀阀芯结构的最佳参数。(3)搭建流量阀样机流量测试平台并进行流量测试实验。选择流量阀微阀部分零件的加工材料,制作流量阀零件并完成流量阀的装配工作后将其固定至测试平台。对恒压泵、压电陶瓷控制器、气体流量计等实验设备进行选型,连接实验设备完成流量阀样机流量测试平台的搭建。使用电容测微仪对选择的压电陶瓷的位移特性进行测试,获得其输入电压与输出位移的关系曲线。利用40°锥形阀芯对流量阀样机整体结构的位移传递能力进行验证。在不同输入位移下对多项式阀芯流量阀的输出流量进行测试。结果显示流量阀具有实现气体微流量通断调节与连续控制的能力,在30μm阀芯位移情况下多项式阀芯的流量增量与锥阀芯相比降低了74%,验证了气体微流量控制阀的有效性。

李毅[3](2021)在《面向显微操作的并联微动平台的设计与研究》文中认为随着微/纳米技术的快速发展,微操作技术已经成为先进制造技术领域里的一个重要研究方向,在精密制造、生物医学工程、微机电系统(MEMS)、半导体加工、IC(集成电路)封装与引线键合等领域有着重要的研究价值和广阔的应用前景。针对现有的微动平台存在工作空间小,运动精度低等问题,本文以生物工程中对生物细胞的显微操作为工程应用背景,提出了一种新型的大行程高精度的3-PRC并联微动平台,对该平台进行构型设计与优化、运动学与误差分析、动力学特性分析和实验研究。首先,基于解耦的3-PRC并联机构,采用刚体替换法得到微动平台的初始构型,基于寄生运动互相抵消原理,通过将缺口型柔性铰链和簧片型柔性铰链结合的方式,对初始构型进行优化,提出一种新型的大行程高精度的3-PRC并联微动平台。其次,基于闭环矢量法建立该平台的运动学模型,得到运动学正解和反解,采用数值搜索法绘制出平台的可达工作空间。通过有限元仿真,对平台在不同的加载情况下的运动学进行验证,证明该平台具有良好的运动特性。然后,基于拉格朗日法和集中质量法,建立系统的动力学方程,采用机械无阻尼自由振动理论得到并联微动平台的一阶固有频率,利用有限元分析软件对平台进行约束模态仿真分析,得到该平台的前六阶振动频率,验证理论模型的正确性,避免并联微动平台在工作状态下发生共振。最后,加工样机,搭建实验平台,对平台的行程、不同加载情况下平台的耦合误差和动态性能分别进行了实验研究,实验证明该平台具有良好的线性输入-输出关系和近似解耦特性,能够实现大行程和微纳米级精度定位,满足显微操作的工程使用要求。

王晓飞[4](2021)在《气浮陀螺仪轴承间隙测量系统研制》文中认为惯性导航系统具有自主性、抗干扰和屏蔽等特点,被广泛应用于航空航天、国防等领域。陀螺仪作为惯导系统中的重要部件,其性能指标受内部组件气浮轴承定转子装配间隙的影响。为检验陀螺仪工作性能是否满足要求,需要对气浮轴承内部微米级间隙进行精确测量。目前,间隙测量仍以人工方式为主,存在劳动强度大、测量效率低、一致性差等问题。为此,研制气浮轴承间隙自动化测量系统,实现了内部间隙的精确测量,提高了测量效率和稳定性。分析气浮轴承内部间隙的特征以及测量技术要求,设计间隙测量总体方案。采用间接测量方法,通过外部施力将轴承内部间隙转化为外部微位移,应用多测头相对测量方法间接获得间隙值。系统中集成3个微力传感器,实现施力过程的闭环控制,保证力的连续、精确加载。为保证内部间隙的正确转化,在轴向夹持部分引入柔性连接结构,同时利用转子体的自重实现其与定子轴的自找正,在施力过程中基于接触力与位移的双重反馈,实现对零件的自动调平。根据确定的测量方案,制定间隙测量流程,完成机械结构、硬件电路和控制软件的设计。为实现基于转子体重力的自找正,将径向、轴向间隙分离测量,并设计翻转机构完成测量状态的切换。基于模块化思想,将测量系统分为径向施力模块、轴向施力模块和微位移测量模块。依据测量要求,对运动平台、力传感器、微位移传感器等元件的性能参数进行确定,保证间隙测量精度。为实现对位移滑台、气动元件的控制和传感器数据的采集等操作,设计运动控制、信号采集和硬件保护电路。基于Labview开发了测量系统控制软件,实现系统自动化测量能力,并设计了友好的人机交互界面,提升系统的易操作性。对气浮轴承间隙测量系统进行调试和测量实验,验证其测量功能的可靠性和测量精度。分析测量系统的误差源,对系统中的关键硬件进行标定实验,确保其参数指标满足要求。对可能引起测量误差的因素建立误差分析模型,定量计算可能造成的最大测量误差。完成测量设备标定调整后,在温湿度恒定的洁净环境中开展测量实验。通过对多次实验数据分析,结果表明:系统测量误差在0.2μm以内。该测量系统能够保证内部间隙的正确转化,满足测量精度要求。

李欣,王晓东,罗怡,任同群[5](2020)在《激光陀螺稳频器压电陶瓷片微位移自动化测量》文中提出激光陀螺稳频器采用双压电陶瓷片作为驱动元件,用来实现对激光陀螺谐振腔长的双向调节,稳定激光陀螺的工作频率。压电陶瓷片要求配对使用,并具有相同的性能,在相同的驱动电压下具有近似一致的位移量,因此,需要对压电陶瓷片的微位移进行精确测量并配对使用。实验研究了充放电次数对压电陶瓷片位移量的影响,形成了基于高精度电感测微仪的双测头测量工艺方法;为实现压电陶瓷片的批量测量,设计了能够实现批量自动化测量的技术方案,并研制了设备。设备采用真空吸附方式拾取压电陶瓷片,避免机械夹取的意外损伤;利用球面轴承和弹性探针组合,保证上电极与陶瓷片接触均匀。实验结果表明,设备测量的重复精度优于0.06μm,能有效保证陶瓷片的一致性。

陈泽远[6](2020)在《基于电容法的微位移测量系统》文中指出随着科技的高速发展,微位移测量技术在科学研究、生物医疗、半导体制造、航空航天和高端装备制造等诸多领域已得到广泛应用,微位移测量精度的高低直接影响产品质量和设备的加工精度。电子及集成化技术的快速发展,使得具有测量精度高、稳定性好、结构简单和非接触式测量等特点的电容式微位移测量传感器的优势不断凸显,应用日益广泛。一般电容传感位移范围在微/纳米量级上,空间环境等的噪声干扰严重制约了测量精度的进一步提高,因此对测量系统的抗干扰能力提出了很高的要求。本文首先对电容式微位移测量的国内外研究现状进行了分析,设计了基于电容法的微位移测量系统的整体构成方案。建立了电容式微位移测量系统的数学模型,并从传感器、测量转换电路和信号处理算法等多方面分析了对系统测量精度的影响因素。其次,根据所分析的影响因素,进一步确定检测电路各功能模块的设计方案。为了减小电容传感器的边缘效应和噪声干扰,设计了等位环式的单极板电容探头;针对探头电容量小且随位移变化微弱的特点,设计了电容量测量与转换电路,主要包括微小电容量检测电路、差分放大电路和偏置信号消除与二次放大电路等。第三,微位移测量系统的信号处理算法与软件设计。主要包括利用最小系统产生高频正弦激励信号、信号的采样与数据发送、数据拟合和信号恢复算法等。采用非整周期采样点的采样和非整周期正弦拟合,拟合已知的激励频率信号,有效去除噪声干扰,提高拟合精度。算法使用线性拟合计算方式,计算速度快。上位机通过串口通信实现了控制下位机STM32的功能,包括激励信号频率的改变、采样频率的改变、采样信号实时传输与显示、测量信号处理与数据存储等,完成了基于电容法的微位移测量系统的自动化与可视化测量实验。最后,利用PZT标定系统完成了微位移测量系统的标定实验、重复性实验和稳定性实验,采样最小二乘拟合法对实验数据进行拟合处理,得到了电容两端电压信号幅值随着位移变化的关系,并进行了振动基本测试实验。实验结果表明:等位环式单极板电容探头能够有效避免边缘效应的影响;所设计位移测量系统稳定性好,重复精度高,20um测量范围内,最高测量分辨率能够到达20nm。

谢新鹏[7](2020)在《基于拓扑优化的微进给刀架结构设计与试验研究》文中研究指明科学技术的发展日新月异,各种高精度、高表面质量的零件被广泛应用于国防军工、航天航空、分子结构医学等尖端科技领域。超精密加工技术是制约尖端科技发展的关键因素,同时影响一个国家科学技术与综合国力的提高。传统的加工方法对于复杂光学曲面及微结构功能表面等零部件的加工很难满足精度要求。快刀伺服技术因其加工效率高、精度高、加工质量好等优点,是目前复杂面形零件优质高效加工的最有前景的机械加工技术之一。本文针对我国在快刀伺服系统设计中存在定位精度、刚度较低的问题,设计了一种新型的微进给刀架,具体研究内容如下:综合分析国内外微进给刀架的研究现状及结构特点,综合结构优化的相关理论,利用拓扑优化方法对微进给刀架的柔性部位进行优化,得到一种新型交叉板型柔性移动副,对移动副刚度理论计算公式进行推导,通过有限元仿真分析法进行验证。分析了柔性移动副结构尺寸及几何形状对其刚度的影响。根据微进给刀架的设计要求及压电陶瓷驱动基本原理和特性,选择合适的压电陶瓷型号和控制电源。设计了一种以交叉板型柔性移动副为导向机构,基于压电陶瓷驱动的微进给刀架的新构型。对微进给刀架的整体结构进行静动态特性的数值仿真分析。通过静态特性分析可知刀架的结构刚度达到设计要求,刀架的集中应力远小于材料的许用应力。通过模态分析得到刀架的前四阶模态振型。对微进给刀架基本特性进行了试验研究,搭建试验平台对刀架的最大输出位移、定位精度、分辨率、结构刚度和固有频率等特性进行试验测试。测得刀架结构刚度为15.53N/μm、分辨率为12nm、定位精度为6.8nm、固有频率为2636Hz,阶跃响应时间为17ms。通过对比移动副刚度分析,刀架整体结构仿真与基本特性测试结果,验证了本文所设计的新型微进给刀架结构的合理性与可靠性。为精密及超精密加工提供技术支撑。

张茜[8](2020)在《基于压电惯性驱动的弹跳机理和实现方法研究》文中研究指明弹跳机构的运动性能与自身结构有关,跳跃性能随机体总质量的增加而降低,所以结构小巧,容易操作,适应性强等特点的弹跳机构受到国内外学者的重视,并取得了很大的发展。对于目前大部分弹跳机构的驱动方式还是采用传统驱动方式,这种驱动方式使得从驱动部件到最终实现跳跃的传动部件较多。因此采用传统方式很难将驱动部件,传动部件等高度集成,来实现弹跳机构的微型化。为了使弹跳机构的运动具有高效性和灵活性以及控制简单性,结构小巧,其驱动方式是需要重要考虑的问题。因此,本文提出压电惯性驱动的方式,并根据压电惯性驱动的特点提出了弹跳构型,对弹跳机构的弹跳机理进行研究,在此基础上设计了一种基于压电惯性驱动的弹跳机构,将弹跳机理应用到弹跳机构中作为其应用的初探,最后通过实验测试验证了压电惯性驱动机理的正确性。本文在分析国内外弹跳机构驱动方式,整体结构尺寸的基础上,针对弹跳机构存在的问题,分别从以下四个方面进行深入研究:首先,对压电致动器惯性驱动特征进行研究。根据压电致动器的本构方程,对压电致动器的惯性驱动特征进行仿真分析。结果表明,随着压电致动器横截面积和高度的增大,压电致动器的输出位移和惯性力均呈现上升趋势。然后,对基于压电惯性驱动的弹跳机理进行研究。分析了在多周期方波驱动下,弹跳构型中惯性块和弹簧在各阶段的能量存储和转化机理。仿真分析了弹跳数学模型,发现在第二个驱动信号比第一个信号激励时的弹跳高度高17.5 μμm。因此,弹跳构型在多周期方波驱动,可实现较高高度的跳跃运动。接着,对基于压电惯性驱动的弹跳机构进行研究。基于弹跳构型研究,设计了一款基于压电惯性驱动的弹跳机构。通过分析弹跳机构的动力学模型,得到弹跳高度为5 cm时,所需的弹簧压缩量为0.92 mm,该压缩量可通过2174次的方波驱动来实现。最后,对压电惯性驱动弹跳机理进行实验研究。搭建实验系统,探究驱动信号以及压电致动器自身尺寸对压电致动器惯性驱动特征的影响。分别以弹簧刚度为13 N/mm和惯性块质量为15 g时,测试弹跳构型中惯性块的位移分别达到的最大值为52 μm和56.8μm,与弹跳理论研究一致。因此,利用压电惯性特征,根据弹跳机理所设计的弹跳构型可以实现跳跃,这为弹跳机构的设计提供理论依据,也为弹跳机构的驱动方式提供一个新思路。

夏波[9](2020)在《导轨多自由度误差在线测量方法的研究》文中提出随着现代科学技术的进步和发展,人们对于加工技术的要求越来越高,尤其是对于数控机床和加工中心的加工与制造精度的要求,数控机床的几何误差(位置误差、水平和竖直直线度误差、俯仰和偏摆角误差、滚转角误差)直接影响机床的加工精度。机床运动平台在实际工况下会因加载等原因与空载状态下的几何误差有所不同,因此准确同时在线检测出导轨的多项几何误差并进行补偿是提高数控机床加工精度的必要手段。目前,虽然多自由度同时检测方法种类比较繁多,但是大多数测量方法都存在一定的不足之处。激光多自由度测量系统大多由于系统结构复杂、使用光学元件多等原因造成系统不稳定,安装和调试困难。因此提出一种研究制造成本低、精度高、抗干扰能力强且操作简单易行的多自由度几何误差在线测量系统具有重要的意义。本文基于电涡流传感器的位移探测原理提出了一套导轨多自由度几何误差在线测量系统。建立误差补偿模型,基准面对五项几何误差测量引起的误差进行了最小二乘拟合与误差补偿,保证测量的准确性。根据直线度和角度误差测量原理设计与搭建了完整的导轨五自由度误差在线测量系统,位置误差机床本身即可以测得。通过合理布局电涡流位移传感器安放位置,实现了使用最少的位移传感器同时测量五自由度几何误差。最后基于Labview图形化编辑软件,按模块化方式编写了测量系统程序,包括数据采集模块、滤波模块、数据处理模块、数据显示模块和数据保存模块。本文利用位移调整架、数显万分表对测量系统进行了标定,以及利用激光准直仪、光电自准直仪和电子水平仪对基准平面对直线度误差和角度误差测量引起的误差进行了测量,保证系统测量的准确性。为了验证该测量系统的稳定性、重复性和准确性是否可以满足普通机床几何误差测量的要求,进行了相关实验。实验结果表明,系统的直线度重复性误差小于1.2μm,角度重复性误差小于1.8″,直线度测量结果与准直仪法的测量结果对比残差小于±1.4μm,偏摆角和俯仰角测量结果与光电自准直仪的测量结果对比残差分别小于±1.2″和±1.6″,滚转角测量结果和电子水平仪的测量结果对比残差小于±1.5″。稳定性实验表明系统的直线度误差在30分钟和10秒内的漂移分别为0.46μm和0.7μm以内,系统的角度误差在30分钟和10秒内的漂移分别为0.75″和0.19″以内。由测量结果可知,该测量系统具有较好的稳定性、重复性和测量精度。

李欣[10](2020)在《压电陶瓷片微位移自动化精密测量》文中研究说明压电陶瓷(PZT)材料由于其良好的正逆压电效应,广泛应用于传感器和执行器领域,具有分辨率高、响应速度快及驱动力大等优势。双压电陶瓷片作为激光陀螺稳频器的核心驱动部件,能够双向调节陀螺仪的谐振腔长,从而达到稳定陀螺仪工作频率的目的。这要求配对的压电陶瓷片具有相同的性质,在相等的驱动电压下的位移量一致。因此,在激光陀螺稳频器装配前需要对压电陶瓷片的微位移进行测量并匹配。针对该测量问题,本文分析了压电陶瓷的位移特性,设计了基于双电感测微仪的测量方式,探究了驱动电压的加载策略,最终研制了压电陶瓷片微位移自动化测量设备,并对设备的性能及测量精度等进行了实验分析。首先,在对压电陶瓷的位移原理分析的基础上,设计了能够加载驱动电压并压紧陶瓷片的上、下电极结构。通过对比单测头与双测头测量方式,确定了基于双电感测微仪的相对测量方法,并进行了实验验证。通过实验确定了既能够满足测量效率,也能保证测量准确性的驱动电压加载方案。然后,研制了压电陶瓷片微位移自动化测量设备。测量设备分为上、下料模块、测量模块及搬运模块。上料模块完成陶瓷片上料前的对准整理,保证自动化测量时陶瓷片能够准确拾取;下料模块用于分类存放完成测量的陶瓷片。搬运模块利用一对正交的直线导轨配合光电传感器实现压电陶瓷片的搬运,其中陶瓷片的拾取通过真空吸附的方式完成,避免了机械夹取时陶瓷片的意外损伤。测量模块中,上、下电极压紧陶瓷片并对其进行电压加载;两个高精度电感测微仪完成压电陶瓷片的微位移测量。为了实现陶瓷片与上、下电极接触均匀,并保证电压加载效果,上电极采用了球轴承和弹性探针组合的结构。根据自动化测量流程,确定了控制软件的设计模式及控制策略,包括系统初始化策略、测量策略、陶瓷片的拾取及剩余数量检测策略等。基于LabVIEW编写了设备的控制程序,实现了设备的调试及自动化测量功能,并设计了友好的人机交互界面。最后,对设备的性能指标进行了测试,包括运动导轨的重复定位精度和压电控制器的输出性能。利用设备完成多片压电陶瓷片微位移的自动测量,并进行了误差分析。结果表明,自动测量相对于人工测量,测量效率提高了60%以上。通过多次测量实验对比,自动化测量设备与激光干涉仪测量结果具有较高的一致性;通过分析单片陶瓷片的多次测量结果,表明设备重复精度优于0.06μm。

二、精密电容测微仪的研制(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、精密电容测微仪的研制(论文提纲范文)

(1)基于激光测微仪的非接触式在位测量系统研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景和意义
    1.3 复杂曲面测量技术发展综述
        1.3.1 复杂曲面测量技术发展状况
        1.3.2 复杂曲面在位测量技术发展现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 非接触式在位测量原理及误差
    2.1 非接触式在位测量原理
    2.2 激光测距原理
        2.2.1 直射式激光三角法
        2.2.2 斜射式激光三角法
        2.2.3 激光脉冲法测距
    2.3 在位测量系统硬件组成
        2.3.1 三轴运动平台
        2.3.2 Clipper运动控制卡
        2.3.3 激光测微仪
        2.3.4 控制器
        2.3.5 测量系统的硬件连接
    2.4 测量系统误差
        2.4.1 测量系统误差分析
        2.4.2 原点定位误差
        2.4.3 转动误差
    2.5 本章小结
第3章 测量控制系统软件研究
    3.1 测量系统控制方案
    3.2 在位测量系统数据采集软件总体框架
    3.3 软件功能需求分析
    3.4 软件的开发工具及结构
        3.4.1 软件的开发工具
        3.4.2 数据采集软件的开发流程
    3.5 非接触式在位测量运动控制与数据采集软件
        3.5.1 控制系统初始化模块
        3.5.2 电机运动控制模块
        3.5.3 在线命令模块
        3.5.4 测头数据采集模块
        3.5.5 自适应测量模块
        3.5.6 加工模块
        3.5.7 自动对心模块
        3.5.8 电机状态显示模块
    3.6 本章小结
第4章 在位测量轨迹规划及布点策略研究
    4.1 采样点优化原则
    4.2 采样方法
        4.2.1 等间距测量法
        4.2.2 控制曲率和法
        4.2.3 等弧长法
        4.2.4 控制弦弧比法
        4.2.5 曲率自适应法
        4.2.6 控制弦高法
    4.3 空间曲面轨迹规划
        4.3.1 空间曲面控制曲率和法
        4.3.2 空间曲面面积比法
        4.3.3 工件布点仿真
    4.4 实验验证
        4.4.1 控制曲率和法验证实验
        4.4.2 等弧长法验证实验
        4.4.3 控制弧弧比法验证实验
        4.4.4 曲率自适应法验证实验
        4.4.5 控制弦高法验证实验
        4.4.6 空间轨迹规划验证实验
    4.5 本章小结
第5章 在位测量实验研究
    5.1 测量系统误差标定实验
        5.1.1 测头单点误差实验
    5.2 平面测量
    5.3 曲面测量
    5.4 不同材料物体的测量实验
    5.5 测量原点定位实验
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
在学期间所取得的研究成果
致谢

(2)气体微流量控制阀结构设计研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 本文研究背景及意义
    1.2 微流量控制技术研究现状
        1.2.1 固定结构式微流量控制阀
        1.2.2 可变结构式微流量控制阀
        1.2.3 流量控制阀的阀芯研究
    1.3 本文主要研究内容
2 气体微流量控制阀设计及理论分析
    2.1 流体流动原理
        2.1.1 气体连续性方程
        2.1.2 气体能量方程
        2.1.3 气体状态方程
    2.2 气体微流量控制阀结构设计
        2.2.1 流量阀整体结构设计
        2.2.2 微流量阀阀芯轮廓设计
    2.3 气体微流量控制阀零件选型
        2.3.1 预紧弹簧选型
        2.3.2 压电陶瓷选型
        2.3.3 密封圈选型
    2.4 本章小结
3 微流量阀流场性能分析与阀芯结构优化
    3.1 阀腔流场性能分析
        3.1.1 仿真模型建立
        3.1.2 流量阀仿真结果分析
        3.1.3 阀芯结轮廓拟合曲线的选择
    3.2 多项式阀芯位移对流量阀流场特性影响分析
    3.3 微流量阀结构参数对流量阀流场特性影响
        3.3.1 影响流场性能的结构参数
        3.3.2 阀芯顶端半径对流量阀流场特性影响
        3.3.3 阀芯连接尺寸对流量阀流场特性影响
        3.3.4 阀座倒角深度对流量阀流场特性影响
    3.4 多项式阀芯流量阀结构参数优化
        3.4.1 优化试验方案设计
        3.4.2 参数优化结果分析
    3.5 本章小结
4 气体微流量控制阀样机制作与测试
    4.1 微流量控制阀样机制作与装配
        4.1.1 流量阀微阀结构材料选择
        4.1.2 流量阀微阀结构制作与测量
        4.1.3 微流量控制阀样机装配
    4.2 流量阀样机流量测试平台搭建
        4.2.1 实验设备选型
        4.2.2 测试平台气路连接
        4.2.3 压电陶瓷输出位移特性测试
    4.3 流量阀样机流量测试及结果分析
        4.3.1 锥形阀芯流量测试
        4.3.2 多项式阀芯流量测试
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(3)面向显微操作的并联微动平台的设计与研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 微动平台的国外研究现状
        1.2.2 微动平台的国内研究现状
    1.3 并联微动平台的优点及应用
    1.4 并联微动平台存在的问题
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 3-PRC并联微动平台构型设计与优化
    2.1 引言
    2.2 显微操作的技术要求
    2.3 材料的选择与加工方法
    2.4 柔性铰链分析
        2.4.1 柔性铰链的分类
        2.4.2 刚度影响因素
    2.5 构型设计与优化
        2.5.1 构型选择
        2.5.2 初始构型设计与有限元分析
        2.5.3 优化后支链结构与寄生运动抵消原理
        2.5.4 优化后构型与有限元分析
    2.6 本章小结
第3章 并联微动平台的运动学与误差分析
    3.1 引言
    3.2 并联微动平台的位置分析
        3.2.1 运动学反解
        3.2.2 运动学正解
    3.3 工作空间分析
    3.4 运动学有限元分析验证
    3.5 并联微动平台的误差分析
        3.5.1 原理误差
        3.5.2 数学建模误差
        3.5.3 加工装配误差
        3.5.4 其他误差
    3.6 本章小结
第4章 并联微动平台的动力学特性分析
    4.1 引言
    4.2 拉格朗日法基础理论
    4.3 系统动力学建模
        4.3.1 支链的动能和势能分析
        4.3.2 动平台的动能和势能分析
        4.3.3 系统拉格朗日动力学方程
    4.4 模态分析与有限元验证
        4.4.1 平台的理论模态分析
        4.4.2 平台的约束模态有限元分析验证
    4.5 本章小结
第5章 并联微动平台的实验研究
    5.1 引言
    5.2 实验系统的搭建
        5.2.1 实验系统的控制原理
        5.2.2 实验仪器的选型
        5.2.3 实验平台的搭建
    5.3 平台的行程测试
    5.4 平台的解耦性测试
        5.4.1 单支链加载测试及数据分析
        5.4.2 两支链加载测试及数据分析
    5.5 平台的动态性能测试
        5.5.1 平台的位移分辨率测试
        5.5.2 平台的动态响应测试
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢

(4)气浮陀螺仪轴承间隙测量系统研制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 间隙测量技术研究现状
    1.3 微位移测量技术概述
    1.4 论文研究目的及主要研究内容
2 间隙测量系统方案设计
    2.1 气浮轴承间隙测量任务分析
        2.1.1 被测零件特征分析
        2.1.2 测量技术要求
    2.2 间隙测量系统总体设计
        2.2.1 间隙测量关键问题分析
        2.2.2 间隙测量方案设计
    2.3 辅助工装设计
    2.4 本章小结
3 间隙测量系统硬件组成
    3.1 系统机械结构设计
        3.1.1 径向施力模块
        3.1.2 轴向施力模块
        3.1.3 微位移测量模块
    3.2 电气控制系统设计
        3.2.1 系统供电模块
        3.2.2 运动控制系统
        3.2.3 信号采集系统
        3.2.4 气动控制回路
    3.3 本章小结
4 自动化测量系统软件设计
    4.1 软件设计思想和控制流程
    4.2 间隙测量的软件控制
        4.2.1 系统初始化
        4.2.2 径向间隙测量
        4.2.3 轴向间隙测量
        4.2.4 测量数据保存
    4.3 人机交互界面设计
    4.4 本章小结
5 间隙测量系统实验
    5.1 测量误差来源及分析
        5.1.1 单侧施力误差分析
        5.1.2 被测轴承倾斜误差分析
    5.2 硬件精度分析
        5.2.1 电感测微仪校准实验
        5.2.2 力传感器精度检测实验
        5.2.3 转台性能验证
    5.3 间隙测量实验
    5.4 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

(5)激光陀螺稳频器压电陶瓷片微位移自动化测量(论文提纲范文)

0 引言
1 测量方案
    1.1 微位移测量方式
    1.2 驱动电压的加载
2 自动化测量设备
    2.1 测量模块
    2.2 搬运模块
    2.3 上、下料模块
3 测量实验及结果
4 结束语

(6)基于电容法的微位移测量系统(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 位移测量研究现状
        1.2.2 电容测微技术研究现状
    1.3 课题研究主要内容与结构安排
第2章 微位移测量相关理论分析
    2.1 基于电容法的微位移测量模型建立
        2.1.1 测量原理
        2.1.2 数学模型建立
    2.2 测量系统构成
    2.3 测量精度影响因素分析
        2.3.1 测量精度影响因素
        2.3.2 电容探头边缘效应消除方法
        2.3.3 寄生电容分析与消除方法
        2.3.4 电压波动误差减小方法
    2.4 本章小结
第3章 微位移检测系统硬件设计
    3.1 硬件电路系统的组成
    3.2 等位环式电容探头设计
    3.3 电容量测量与转换电路设计
        3.3.1 电容量检测电路
        3.3.2 差分放大电路
        3.3.3 信号抵消与残差二级放大电路
    3.4 基于STM32 的数据采集与通信电路设计
        3.4.1 主控芯片的选型
        3.4.2 参考电压芯片选型
        3.4.3 高精度AD采样芯片选型
        3.4.4 通信模块
    3.5 检测系统PCB电路板的设计
    3.6 本章小结
第4章 系统软件设计与实现
    4.1 系统软件设计框图
    4.2 正弦信号发生器设计
    4.3 数据采集与发送
        4.3.1 数据采集
        4.3.2 下位机数据发送
    4.4 测量系统上位机设计
        4.4.1 上位机功能设计
        4.4.2 上位机通信协议
    4.5 检测信号拟合算法
        4.5.1 非整周期正弦拟合算法
        4.5.2 非整周期正弦拟合有效性验证
    4.6 消除偏置后的信号恢复计算方法
    4.7 本章小结
第5章 实验探究与误差分析
    5.1电路板性能测试与实验
        5.1.1 电容量测量与转换电路板性能测试
        5.1.2 电路实际放大倍数测试
    5.2 静态标定实验设备与原理
    5.3 微位移测量实验及分析
        5.3.1 微位移测量试验与数据处理
        5.3.2 性能分析
    5.4微振动基本测试实验
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录
    (一)发表的学术论文
    (二)申请的发明专利
    (三)学科竞赛

(7)基于拓扑优化的微进给刀架结构设计与试验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 微进给刀架概述
        1.2.1 微进给刀架的加工原理
        1.2.2 微进给刀架驱动及分析
    1.3 微进给刀架国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 本文的主要研究内容
第二章 微进给刀架柔性机构拓扑优化设计
    2.1 结构优化设计简介
    2.2 连续体结构拓扑优化概述
        2.2.1 连续体拓扑优化的优化方法
        2.2.2 连续体拓扑优化求解算法
        2.2.3 数值不稳定现象及其消除方法
    2.3 连续体柔性机构拓扑优化的方法
        2.3.1 连续体柔性机构拓扑优化的数学模型
        2.3.2 目标的敏度分析
    2.4 微进给刀架柔性机构的拓扑优化
        2.4.1 柔性机构优化过程
        2.4.2 柔性机构优化结果提取
        2.4.3 三种柔性移动副对比分析
    2.5 新型柔性移动副性能分析
        2.5.1 交叉板型柔性移动副刚度计算
        2.5.2 几何尺寸对移动副刚度影响
    本章小结
第三章 微进给刀架整体结构设计
    3.1 微进给刀架的设计分析
        3.1.1 加工精度的影响因素
        3.1.2 微进给刀架的设计要求
    3.2 刀具和测量装置选择
        3.2.1 金刚石刀具特性
        3.2.2 测量装置选择
    3.3 压电陶瓷选型
        3.3.1 压电驱动原理
        3.3.2 压电陶瓷执行器的型号选择
        3.3.3 压电陶瓷执行器的输出特性
    3.4 微进给刀架的整体结构设计
    本章小结
第四章 微进给刀架仿真分析
    4.1 刀架有限元分析模型建立
    4.2 微进给刀架有限元分析
        4.2.1 静力学分析
        4.2.2 动力学分析
    本章小结
第五章 微进给刀架的性能测试
    5.1 微进给刀架试验平台搭建
        5.1.1 微进给刀架制造
        5.1.2 试验仪器的选择
    5.2 刀架输出位移特性试验
        5.2.1 开闭环位移特性曲线
        5.2.2 开环蠕变特性
        5.2.3 刀架精度性能测试
        5.2.4 分辨率
        5.2.5 正弦响应特性
        5.2.6 阶跃响应特性
    5.3 刀架结构刚度的试验测试
    5.4 刀架的固有频率特性测试
    本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢

(8)基于压电惯性驱动的弹跳机理和实现方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 压电致动器惯性驱动特征国内外研究现状
        1.2.2 弹跳机理国内外研究现状
        1.2.3 弹跳机构分类
        1.2.4 弹跳机构国内外研究现状
    1.3 研究现状总结和分析
    1.4 研究内容及目标
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究目标
第二章 压电致动器惯性驱动特征研究
    2.1 引言
    2.2 压电致动器驱动机理介绍
        2.2.1 压电效应
        2.2.2 压电致动器本构方程
    2.3 压电致动器惯性驱动特征模型研究
        2.3.1 压电致动器惯性驱动特征模型研究整体方案
        2.3.2 压电致动器无负载惯性驱动特征模型研究
        2.3.3 压电致动器有负载惯性驱动特征模型研究
    2.4 压电致动器惯性驱动特征模型仿真研究
        2.4.1 压电致动器无负载惯性驱动特征模型仿真研究
        2.4.2 压电致动器有负载惯性驱动特征模型仿真研究
    2.5 本章小结
第三章 基于压电惯性驱动的弹跳机理研究
    3.1 引言
    3.2 弹跳构型的建立与分析
        3.2.1 弹跳构型建立
        3.2.2 弹跳构型分析
    3.3 弹跳机理分析
        3.3.1 弹跳过程分析
        3.3.2 弹跳数学模型
    3.4 弹跳数学模型仿真分析
    3.5 本章小结
第四章 基于压电惯性驱动的弹跳机构研究
    4.1 引言
    4.2 弹跳机构的整体结构设计方案
    4.3 弹跳机构设计
        4.3.1 柔性铰链的理论分析
        4.3.2 柔性铰链的结构设计
        4.3.3 压电致动器的选择
        4.3.4 弹簧的选择
        4.3.5 弹跳机构模型
    4.4 弹跳机构动力学模型
        4.4.1 柔性铰链动力学模型
        4.4.2 弹跳机构动力学模型
    4.5 本章小结
第五章 基于压电惯性驱动的弹跳机理实验研究
    5.1 引言
    5.2 压电致动器惯性驱动特征测试实验
        5.2.1 实验系统的搭建
        5.2.2 压电致动器无负载惯性驱动特征实验测试
        5.2.3 压电致动器有负载惯性驱动特征实验测试
    5.3 基于压电惯性驱动的弹跳机理测试实验
        5.3.1 实验系统的搭建
        5.3.2 基于压电惯性驱动的弹跳机理实验测试
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 研究展望
参考文献
读学位期间本人出版或公开发表的论着、论文
致谢

(9)导轨多自由度误差在线测量方法的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 导轨几何误差测量方法研究现状
        1.2.1 导轨直线度误差测量方法研究现状
        1.2.2 导轨角度误差测量方法研究现状
    1.3 导轨多自由度误差同时测量方法研究现状
        1.3.1 基于激光干涉的测量方法
        1.3.2 基于激光准直的测量方法
    1.4 课题研究内容与章节按安排
2 导轨五自由度误差测量方法
    2.1 电涡流位移传感器测量原理
    2.2 偏摆角和俯仰角误差在线测量方法
        2.2.1 导轨角度误差测量原理
        2.2.2 导轨角度误差测量误差补偿模型
        2.2.3 最小二乘拟合
        2.2.4 模型优化
    2.3 直线度误差在线测量方法
        2.3.1 导轨直线度误差测量原理
        2.3.2 误差分离与误差补偿
        2.3.3 最小二乘拟合和模型优化
    2.4 滚转角误差在线测量方法
        2.4.1 导轨滚转角误差测量原理
        2.4.2 误差补偿与模型优化
    2.5 本章小结
3 测量系统的搭建与程序设计
    3.1 测量系统结构设计
        3.1.1 电涡流位移传感器
        3.1.2 基准平面
        3.1.3 测量系统结构设计
    3.2 在线测量系统程序设计
        3.2.1 数据采集与滤波程序
        3.2.2 图形显示与数据保存程序
        3.2.3 导轨直线度数据处理程序
    3.3 本章小结
4 系统的标定与基准对导轨误差测量引起的误差
    4.1 系统的标定
    4.2 基准对导轨误差测量引起的误差
        4.2.1 基准对直线度测量引起的误差
        4.2.2 基准对俯仰角和偏摆角误差测量引起的角度误差
        4.2.3 基准对滚转角误差测量引起的角度误差
    4.3 本章小结
5 导轨五自由度几何误差测量实验
    5.1 测量系统稳定性实验
    5.2 测量系统重复性实验
    5.3 测量系统比对实验
        5.3.1 直线度对比实验
        5.3.2 俯仰角和偏摆角对比实验
        5.3.3 滚转角对比实验
    5.4 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

(10)压电陶瓷片微位移自动化精密测量(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 压电陶瓷位移测量技术研究现状
        1.2.2 自动化技术研究现状
    1.3 课题研究目的及内容
2 微位移测量方案设计
    2.1 压电陶瓷位移输出特性
    2.2 测量工艺方法
        2.2.1 测量方式
        2.2.2 驱动电压加载方式
    2.3 本章小节
3 测量系统硬件组成
    3.1 机械结构
        3.1.1 测量模块
        3.1.2 搬运模块
        3.1.3 上下料模块
    3.2 电气控制
        3.2.1 电控模块
        3.2.2 气路控制模块
    3.3 系统供电
    3.4 本章小结
4 自动化控制软件开发
    4.1 软件控制流程及设计模式
        4.1.1 软件控制流程
        4.1.2 软件设计模式
    4.2 自动化测量的程序控制
        4.2.1 系统初始化
        4.2.2 搬运与测量
        4.2.3 数据处理与存储
    4.3 人机交互界面的设计
    4.4 本章小节
5 自动化测量实验及分析
    5.1 设备性能指标测试
        5.1.1运动导轨重复性精度实验
        5.1.2 压电控制器的性能测试
    5.2 微位移测量实验及分析
    5.3 本章小节
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

四、精密电容测微仪的研制(论文参考文献)

  • [1]基于激光测微仪的非接触式在位测量系统研究[D]. 巴宏伟. 吉林大学, 2021
  • [2]气体微流量控制阀结构设计研究[D]. 周雨欣. 大连理工大学, 2021(01)
  • [3]面向显微操作的并联微动平台的设计与研究[D]. 李毅. 燕山大学, 2021(01)
  • [4]气浮陀螺仪轴承间隙测量系统研制[D]. 王晓飞. 大连理工大学, 2021(01)
  • [5]激光陀螺稳频器压电陶瓷片微位移自动化测量[J]. 李欣,王晓东,罗怡,任同群. 机电工程技术, 2020(09)
  • [6]基于电容法的微位移测量系统[D]. 陈泽远. 湖北工业大学, 2020(08)
  • [7]基于拓扑优化的微进给刀架结构设计与试验研究[D]. 谢新鹏. 大连交通大学, 2020(06)
  • [8]基于压电惯性驱动的弹跳机理和实现方法研究[D]. 张茜. 苏州大学, 2020(02)
  • [9]导轨多自由度误差在线测量方法的研究[D]. 夏波. 大连理工大学, 2020
  • [10]压电陶瓷片微位移自动化精密测量[D]. 李欣. 大连理工大学, 2020

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精密电容测微计的研制
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