杨建华[1]2003年在《光纤绕线机控制系统的研制》文中提出光纤绕线是光纤陀螺中的基本问题，形似简单，实际上决定了光纤陀螺的性能，提高光纤陀螺的光纤环性能是光纤陀螺实用化中的关键问题。本文从光纤环的结构出发，通过设计光纤绕线机控制系统实现光纤环的机械指标，提高光纤环的整体性能。控制系统主要包括硬件部分和软件部分。 硬件设计包括电路的系统规划、设计、抗干扰电路的设计、原理图的绘制、PCB电路板的制作、电路的焊接、电路的调试以及整个系统的组装。在整个系统的组装中，又包括电路的安装设计，外壳的设计，薄膜键盘的设计等。 软件设计包括液晶的调试和液晶显示的模块设计、键盘的模块设计、马达驱动模块的编制、系统内部数据的处理、软件的抗干扰设计等。 最后，通过对整体的组装调试、安装，从整体的高度完成系统的设计并投入实际应用。
王姣[2]2017年在《基于图像监控的光纤绕线机排线系统研究》文中研究表明在惯性导航系统中,陀螺仪作为一种新型的敏感元件,为惯性导航系统提供姿态,角速度等重要信息。目前,其被广泛应用于航空航天、航海和国防科工等重要邻域,具有重要的战略意义。针对光纤陀螺仪中重要敏感元件光纤陀螺,在绕制过程中出现的精度差,控制系统落后、绕线效率低、一致性差等问题,本文提出用机器视觉辅助检测改善加工工艺的方法。本文主要内容包括以下几个方面:(1)分析了传统光纤绕线机的机械结构及其相互运动关系。为代替人工拨线,设计了拨线机构。对比了多种光纤绕线工艺的优劣,并对传统光纤绕线机采用的四极对称绕线工艺进行了详细的分析,制定了基于图像监控的绕线工艺流程。(2)完成了光纤绕线机视觉监控系统中摄像机、镜头和光源的选型。分析了多种图像采集系统安装方式的特点,确定明场漫射背光照明是最适合本系统的安装方案。(3)设计了获取光纤拨线轮感兴趣区域的算法,解决了由于摄像机拍摄到图像数据量较大而且含有大量不需要信息的缺点。比较了多种光纤轮廓图像增强、图像分割以及边缘检测算法,最终确定了以中值滤波,动态迭代阈值进行图像分割,然后进行canny边缘检测的基本图像处理过程。(4)设计了从光纤轮廓感兴趣区域获得光纤波峰位置的算法。其中,针对光纤轮廓波峰位置检测的不确定性、间断以及错误波峰位置问题,利用插值和滤波的方法,从而提高寻找波峰位置稳定性。最后根据波峰出现的位置规律,得到了当绕线时出现间隙故障以及重迭故障时的图像处理及监控算法。(5)通过分析(4)中获取的波峰位置信息,设计了预测光纤波峰出现位置的线性拟合预测算法,实验表明该预测算法预测效果良好。实现了通过光纤的预测位置得到拨线轮运动增量,最终完成光纤绕线机的自动拨线控制。(6)设计了基于ARM和FPGA的多轴运动控制器,替代原有的PLC控制方案,提高了控制系统的灵活性。实验表明,该多轴同步控制器具有良好的同步控制效果。
赵晋洪[3]2005年在《光纤绕线机精密控制系统的研究》文中进行了进一步梳理光纤敏感环是光纤陀螺中的一个核心部件，因此其质量直接决定光纤陀螺的性能。通过调整光纤环绕制的结构参数，如光纤的排列精度、每层的缠绕长度，其间的张力控制和速度控制等，来提高光纤陀螺的一致性和可靠性。所以高性能的光纤绕线机的设计成为光纤陀螺研制中重要的一个环节。 针对现有绕线机在结构和功能上的不足，本文在机械结构、硬件电路、软件编写调试等方面来阐述讨论了新一代的光纤绕线机的开发。尤其针对光纤环张力分布不均的问题，侧重了张力控制系统的设计。 经过绕环实验和仪器检测，验证了新型绕线机在稳定性、绕线速度、性能水平和可操作性方面都有显着的改进，该系统完全可以用于实际的光纤环的绕制。
彭杰[4]2016年在《高精度光纤自动缠绕机研制》文中进行了进一步梳理光纤陀螺(FOG, Fiber Optic Gyroscope)是在激光陀螺基础上发展起来的一种新型导航方式,具有结构简单、性能稳定、动态范围大等优势,在民用和军用领域备受世界各国关注。目前国内在提高光纤陀螺精度方面的研究主要集中在对其输出漂移进行补偿,而对其核心元件—光纤环的加工关注比较少,在光纤环的绕制中引入的相位噪声是光纤陀螺噪声的最大来源,其缠绕质量直接影响光纤陀螺的性能。光纤缠绕机是进行光纤环绕制的专用设备,提高光纤缠绕机自动化水平、稳定性和控制精度是提高光纤陀螺精度最有效的措施,因此研制高精度的光纤自动缠绕机具有重要的实际意义。本文主要研究内容如下：第一章,介绍了光纤陀螺的原理及其优势,从光纤环的绕法以及光纤缠绕机两个方面,概述了光纤陀螺国内外研究现状,提出了本课题的研究意义和内容。第二章,参考国内外同类设备提出本文光纤缠绕机技术要求,并根据光纤环绕制工艺进行结构总体设计,分别对主轴系统、图像检测系统、供纤单元及其定位系统、自动排线系统等子系统进行设计,通过计算对关键元件进行选型及校核。第叁章,提出了光纤自动缠绕机控制系统整体构架,搭建了以运动控制器为下位机,以触摸屏为上位机的控制系统,并从工艺要求出发,设计了主程序及人机界面,实现了单机调试,工艺参数配置,自动生产,故障诊断,断电恢复,实时监控等功能。第四章,针对光纤缠绕机特殊要求,搭建了一套以测力传感器,弹簧,供纤伺服电机,收纤伺服电机,张力控制器为核心的张力控制系统,对其进行数学建模,设计模糊自调整PID控制器,并对其进行仿真分析,仿真结果表明该张力控制器控制效果良好,可以满足光纤缠绕机张力控制的要求。第五章,分别用1号鱼线和试验光纤进行试绕,初步测试了本光纤缠绕机整机结构设计的合理性、可靠性,控制系统设计的简洁性、人性化程度,并在试绕过程中对不合理的设计进行改进,为后续试验打好基础。第六章,总结概述全文内容,提出了下一步工作展望。
杨纪刚, 毕聪志, 李丽坤, 徐广海[5]2018年在《关于改善光纤环绕线机成环质量的方法研究》文中研究指明光纤环制作的核心工艺就是光纤线圈的绕制,针对光纤环绕线机中存在的张力控制不对称性问题,提出了一种基于布里渊光时域分析方法检测光纤线圈应力分布状态,从而回馈和指导绕线机张力调整的方法。实验结果表明,以上方法明显改善了光纤环的应力分布状态,有效提高了光纤环成环后的质量,对提高光纤陀螺的精度起到了重要作用。
陶世昆[6]2005年在《分布式光纤传感测量系统》文中研究说明光纤传感器的一个最重要的优点就是具有分布式传感特性,因此可以沿测试光纤测量所要测量的参数。基于微弯原理的分布式光纤传感器在压力、温度、位移等物理量的测量方面具有很大的吸引力。本课题的研究目标是对现有的相对成熟的光纤微弯传感技术进行透射/反射分析,并结合形状记忆合金技术,探索并研究低成本的分布式光纤温度传感测量系统的可行性。 本文讨论了几种基于形状记忆合金的分布式温度阈值执行器的形式,并根据采用的形式设计了一种光纤绕线机;通过理论与实验证明了基于双向透射/反射的光纤微弯定位技术是可行的;利用实验室现有条件搭建分布式光纤温度传感定位系统,给出了不同温度调制下的实验结果,并对实验结果加以分析和讨论,证明了基于双向透射/反射光纤微弯定位技术并结合形状记忆合金的分布式光纤温度传感定位系统的可行性。
高冲[7]2016年在《电机定子自动绕线机的研发》文中提出电机作为各类设备的动力源,已经广泛应用于社会各个领域。定子是电机的核心部件,其形成电磁场驱使转子旋转,故定子线圈绕制质量决定了电机的性能。定子骨架由中心开多极槽的薄硅钢片迭压形成外部封闭结构,电磁漆包线缠绕在内部各极硅钢片上,因此定子绕线要比普通的采用平绕法的电感线圈绕线和采用飞叉绕法的转子绕线复杂。目前国内定子大多仍采用手工绕制,加工效率低、线圈绕制质量差,已经无法满足当今对高性能电机的要求。本文通过分析电机定子骨架的结构特征,研究其自动绕线原理和运动控制算法,研发电机定子自动绕线机,实现电机定子自动绕线。第一章,阐述论文选题背景及意义,介绍了绕线方法及绕线机的发展历程,总结了自动绕线机关键技术的发展现状,提出了本文研究的主要内容。第二章,通过对电机定子骨架结构特征的分析,建立了导针垂直运动和骨架旋转运动复合而成的腰形绕线轨迹的数学模型,结合排线原理、主轴技术及相关辅助技术,确定了电机定子自动绕线机各功能模块,得出各功能模块的设计方案,综合得出电机定子自动绕线机的总体设计方案。第叁章,根据结构要求对排线系统的Z轴箱体进行初始设计,应用ANSYS Workbench对Z轴箱体进行模态分析,以1阶固有频率为优化目标,优化了侧壁最佳槽长及加强筋位置;添加两侧支板支撑,对Z轴箱体进行了瞬态动力学分析。最终得到1阶固有频率更优、动力学性能更好的Z轴箱体设计方案。第四章,在考虑轴系零件和模拟轴承支撑刚度的基础上,在ANSYS Workbench中建立主轴有限元模型,并对主轴进行了基于模态分析的临界转速计算;分析底座受力情况,对底座进行谐响应分析,验证了底座结构的动力学性能满足要求。第五章,依据绕线数学模型,提出了腰形轨迹两端分别为圆弧、椭圆、劣弧时的运动控制算法。利用ADAMS软件建立了电机定子自动绕线机的虚拟样机,通过运动仿真分析比较了两端弓高变化对绕线效率及绕线过程中加速度变化的影响。利用研发的样机测量线杆加速度,测试结果与理论结果、仿真结果基本一致,表明提出的运动控制算法能够较好地解决电机定子自动绕线运动控制问题。第六章,对全文进行总结,提出进一步的研究方向。
杨阳[8]2015年在《仿生绕线机器人的研究与优化设计》文中指出电动车转子电枢因其具有槽数多、槽口小的特点,传统绕线机很难对其进行多股线绕制。本文通过对人工绕线过程的研究分析提出了一种转子电枢绕线的基本原理并基于此原理对一种仿生绕线机器人进行了研究设计与优化。本文首先对绕线机器人进行总体方案设计,将总体功能分解为张力系统、机械结构和控制系统叁个主功能模块,再将这些主功能单元继续分解,直到找出完成各个功能的技术方案。接着,对张力系统方案,即恒张力控制模型和嵌线张力抽紧模型进行了分析和研究。然后对机械结构进行设计与优化,将机械结构分解为排线机构、绕线机构、嵌线机构和换槽机构。其中重点对嵌线机构与换槽机构进行优化,使得嵌线和换槽过程中漆包线的排列更加整齐有序。接着对绕线机控制系统进行设计与优化,根据整体结构以及优化结构进行硬件模块设计,下位机移植μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统以满足对多任务处理的需求,上位机控制系统完成操作指令控制以及状态信息反馈。同时基于OpenCV计算机视觉库对绕线过程进行实时监控并通过图像处理以对断线情况进行应急处理。最后对绕线机进行系统调试和实验,结果表明：本绕线机能完成电动车转子电枢的多股线绕制,且控制精度高,性能稳定,漆包线排列整齐有序。
金晶[9]2012年在《节能灯镇流器线圈全自动绕线机的研发》文中认为电子镇流器是节能灯的重要部件，而电感线圈又是电子镇流器的核心元件，其质量对电子镇流器有很大影响，也直接影响节能灯的节能效果，因此对于节能灯镇流器线圈绕制质量要求较高。现有的节能灯镇流器线圈大多采用单机绕制方式，手工上下料，已无法满足市场需求。为此，本文拟对多轴同步驱动主轴系统、自动上下料等绕线关键技术进行研究；并研制节能灯镇流器线圈全自动绕线机，包括绕线机的总体方案设计，各主要部件的方案设计，主轴系统的动力学设计与分析，以及自动上下料装置的设计。首先，阐述了论文的选题背景与意义，总结了国内外绕线机关键技术的研究现状，并概述了机械结构动力学理论与有限元理论，提出了本文的主要研究内容。第二，分析了电磁线圈绕制的基本原理，建立了基于轴向压力补偿的精密排线数学模型，并给出排线轴高速折返加减速控制算法，为实现精密排线奠定了理论基础。然后根据节能灯镇流器线圈特点，确定了其生产工艺流程；并依据该工艺流程确定了节能灯镇流器线圈全自动绕线机的各功能模块和结构组成，并据此对各功能模块提出了设计方案，并综合出绕线机总体设计方案。第叁，对绕线机的核心部件主轴系统进行了动力学设计。基于有限元协同仿真环境ANSYS Workbench对绕线机主轴单元进行了有限元建模，并对主轴单元进行了基于模态分析的临界转速计算；分析了主轴单元的受力情况，对主轴箱进行了谐响应分析。第四，对绕线机主轴系统进行了动力学分析。将安装于主轴系统上部的排线机构对主轴系统的影响考虑其中，运用机械动力学分析软件ADAMS分析了排线运动规律，并求解出排线机构与主轴系统的接触力，并将接触力作为激励对主轴系统进行了瞬态动力学分析。第五，为实现自动上下料功能，基于绕线机整体布局，设计了绕线机的自动上下料装置。确定了自动上下料装置的传动方案，设计了骨架线圈的上下料模平台与机械手，并给出了输送装置的设计方案。
张征林[10]2006年在《数控绕线机高速主轴单元动力学特性分析与设计的研究》文中研究指明本文以SKR—4DQ型全自动数控绕线机主轴单元为研究对象，建立了主轴单元有限元模型，分析了主轴单元的动力学性能，在动力学分析的基础上，对主轴单元进行了动力学设计，并通过自建试验台证明了动力学设计的成功。本文共分六章，具体内容如下： 第一章概括地介绍了课题的工程背景和研究的意义。从几个方面比较详细的介绍了目前国内外对高速主轴动力学性能分析所采取的方法以及其发展现状。指出了目前国内外各种研究方法所存在的不足。最后简单地说明了本文的研究目标和工作内容。 第二章基于有限元法的基本思想，推导了刚性圆盘单元、弹性轴段单元和轴承支撑单元的动力学方程；利用各单元动力学方程推导了转子—支撑系统的整体动力学方程，建立了转子—轴承的集总质量模型；明确了轴系各单元是如何对轴系的动力学性能加以影响。 第叁章在考虑轴承支撑刚度和轴系零件的基础上，建立了轴系的有限元模型。利用这一模型，针对目前主轴单元存在的问题，在ANSYS平台上，对主轴单元做了详尽的动力学分析。 第四章对现有主轴单元进行了动力学设计。调整了对主轴动力学性能有较大影响的参数，并对改进后的主轴单元强度进行了校核。改进前后主轴单元的动力学性能进行了对比，对比结果显示，较改进前，改进后的主轴单元动力学性能有了较大幅度的提升。 第五章主要介绍了主轴动力学测试试验台的搭建和对改进后主轴的初步测试结果。初步测试结果证明，改进后主轴单元的动力学性能，较改进前有了明显的提升，能够在15000r／min的转速下平稳运转，且转速有进一步提高的余地。 第六章研究成果和进一步研究的展望。
参考文献：
[1]. 光纤绕线机控制系统的研制[D]. 杨建华. 浙江大学. 2003
[2]. 基于图像监控的光纤绕线机排线系统研究[D]. 王姣. 北方工业大学. 2017
[3]. 光纤绕线机精密控制系统的研究[D]. 赵晋洪. 浙江大学. 2005
[4]. 高精度光纤自动缠绕机研制[D]. 彭杰. 浙江大学. 2016
[5]. 关于改善光纤环绕线机成环质量的方法研究[J]. 杨纪刚, 毕聪志, 李丽坤, 徐广海. 导航定位与授时. 2018
[6]. 分布式光纤传感测量系统[D]. 陶世昆. 哈尔滨工程大学. 2005
[7]. 电机定子自动绕线机的研发[D]. 高冲. 浙江理工大学. 2016
[8]. 仿生绕线机器人的研究与优化设计[D]. 杨阳. 东南大学. 2015
[9]. 节能灯镇流器线圈全自动绕线机的研发[D]. 金晶. 浙江理工大学. 2012
[10]. 数控绕线机高速主轴单元动力学特性分析与设计的研究[D]. 张征林. 浙江大学. 2006