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國(guó)內(nèi)激光對(duì)中儀的研發(fā)情況概述

日期：2024-12-27 00:31
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摘要：
The Study and Design of Laser Alignment Instrument 國(guó)內(nèi)激光對(duì)中儀的研發(fā)情況概述 國(guó)內(nèi)激光對(duì)中儀的研發(fā)情況概述 國(guó)內(nèi)激光對(duì)中儀的研發(fā)情況概述 國(guó)內(nèi)激光對(duì)中儀的研發(fā)情況概述 國(guó)內(nèi)激光對(duì)中儀的研發(fā)情況概述

中文摘要:在需要主動(dòng)軸帶動(dòng)從動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的大型、貴重機(jī)械設(shè)備中,檢測(cè)兩軸的中心線是否重合(即對(duì)中度)是動(dòng)力機(jī)械等裝配工作中十分重要的一步。如果對(duì)中良好,機(jī)器損壞將減少,突發(fā)故障得到防止及維修時(shí)間得到減少。經(jīng)驗(yàn)證明,對(duì)中不準(zhǔn)將造成機(jī)械損壞,嚴(yán)重的將會(huì)危害操作人員生命**。在兩軸對(duì)中測(cè)量領(lǐng)域中,目前國(guó)外有多種高技術(shù)、高精度的光測(cè)量?jī)x器,如德國(guó)普魯夫激光對(duì)中儀,瑞典FIXTURLASER激光對(duì)中儀等。本課題是由美國(guó)派利斯(北京)有限公司根據(jù)國(guó)內(nèi)無(wú)該產(chǎn)品,而實(shí)際工業(yè)又急需的情況下,與北京工業(yè)大學(xué)合作建立激光對(duì)中儀研發(fā)項(xiàng)目的。激光對(duì)中儀是目前較為理想的精密對(duì)中測(cè)量?jī)x器,它與回轉(zhuǎn)軸相連接的是小巧而**的半導(dǎo)體激光器(LD)和分辨率為6的光電半導(dǎo)體位置探測(cè)器(PSD)。它的核心算法和人機(jī)交互功能由單片機(jī)系統(tǒng)完成。本論文在研發(fā)激光對(duì)中儀基礎(chǔ)上完成。首先介紹半導(dǎo)體激光發(fā)生器產(chǎn)生激光的機(jī)理,然后根據(jù)激光的特性,研究了激光在測(cè)量中的不變量——能量中心。再研究了光接收器件位置敏感探測(cè)器PSD探測(cè)機(jī)理和后續(xù)處理電路。依此機(jī)理,通過(guò)將激光束看成理想的直線,利用幾何對(duì)稱性,研究并建立雙光束LD/PSD 激光對(duì)

機(jī)械軸對(duì)中是動(dòng)力機(jī)械裝配工作中十分重要的一步,它是減少機(jī)器損壞,防止和排除突發(fā)故障及減少維修時(shí)間必不可少的重要環(huán)節(jié)。據(jù)美國(guó)TEXAS州Monsanto 化工公司的有關(guān)報(bào)道稱,在所有的振動(dòng)事故中,有60%是由機(jī)械軸不對(duì)中引起的。激光對(duì)中儀的主要功能便是解決動(dòng)力機(jī)械安裝和檢修調(diào)配中的機(jī)械軸對(duì)中問(wèn)題。本文設(shè)計(jì)了一種雙光束雙探測(cè)器激光對(duì)中儀的結(jié)構(gòu),討論了其的進(jìn)行軸系對(duì)中檢測(cè)的多種測(cè)量方法,測(cè)量方式多樣,能在各種條件下進(jìn)行對(duì)中測(cè)量,并且具備解決軟地腳效應(yīng)和溫度效應(yīng)的方法?；诖思す鈱?duì)中儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),拓展了它的測(cè)量功能,討論了用其進(jìn)行軸系校準(zhǔn)、直線度、平面度和平面傾角測(cè)量的原理和方法。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性,制作了簡(jiǎn)易的激光對(duì)中儀裝置,分別對(duì)各種測(cè)量功能進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量,使用數(shù)字示波器將采集到的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī),用所編制的相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理Mathematica和C程序計(jì)算出測(cè)量結(jié)果。通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果的分析,討論了各種測(cè)量的誤差以及造成誤差的原因,且對(duì)測(cè)量結(jié)果的分析也表明了設(shè)計(jì)的正確性。

目錄:
摘要4-5
Abstract5
第1章 緒論9-15
    1.1 課題背景9-11
        1.1.1對(duì)中在實(shí)際生產(chǎn)中的用途廣泛9
        1.1.2傳統(tǒng)的對(duì)中方法耗時(shí)低效9-10
        1.1.3激光對(duì)中儀的技術(shù)10-11
    1.2 激光對(duì)中儀發(fā)展的歷程、現(xiàn)狀11-12
        1.2.1國(guó)際激光對(duì)中儀發(fā)展現(xiàn)狀11-12
        1.2.2國(guó)內(nèi)激光對(duì)中儀發(fā)展現(xiàn)狀12
    1.3 課題的提出12-13
    1.4 課題研究的目的和意義13
    1.5 主要的工作13-15
第2章 半導(dǎo)體激光器技術(shù)15-29
    2.1 半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介15-22
        2.1.1 半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介15
        2.1.2半導(dǎo)體激光器的發(fā)展階段15-19
        2.1.3 半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用19-21
        2.1.4半導(dǎo)體激光器的發(fā)展趨勢(shì)21-22
    2.2 半導(dǎo)體激光器原理22-25
        2.2.1 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)22-24
        2.2.2 共振腔及光量子放大24
        2.2.3 閾值電流密度24-25
    2.3 光在測(cè)量中的不變量——能量中心25-27
    2.4 本章小結(jié)27-29
第3章 基于光電子技術(shù)的位敏傳感器29-57
    3.1 PSD 位敏傳感器介紹29-34
        3.1.1 PSD的分類與現(xiàn)狀29-33
        3.1.2 PSD 研究展望33
        3.1.3 PSD 的優(yōu)點(diǎn)33-34
    3.2 PSD 位敏傳感器結(jié)構(gòu)及原理34-39
        3.2.1 一維 PSD結(jié)構(gòu)及原理34-35
        3.2.2 二維 PSD結(jié)構(gòu)及原理35-36
        3.2.3枕型二維位置敏感探測(cè)器的設(shè)計(jì)原理36-38
        3.2.4 實(shí)驗(yàn)用 PSD主要指標(biāo)38-39
    3.3 PSD 位敏傳感器后續(xù)處理電路39-48
        3.3.1 WG200信號(hào)處理器原理及分析39-47
        3.3.2改進(jìn)后放大電路原理圖及分析47-48
    3.4 實(shí)驗(yàn)用PSD 性能分析48-55
        3.4.1 PSD 的X、Y軸方向線性度測(cè)試48-51
        3.4.2激光器不同光強(qiáng)對(duì)X、Y 軸單點(diǎn)影響51-53
        3.4.3 不同背景光對(duì)PSD的X、Y 軸單點(diǎn)精度的影響53-55
    3.5 本章小結(jié)55-57
第4章 雙光束LD/PSD 數(shù)學(xué)模型57-65
    4.1 問(wèn)題的提出57-58
    4.2 機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)58
    4.3 雙光束 LD/PSD 數(shù)學(xué)模型的建立58-64
        4.3.1 三個(gè)坐標(biāo)系的建立58-60
        4.3.2 兩個(gè)中心坐標(biāo)的計(jì)算60-62
        4.3.3從動(dòng)軸前后腳挪動(dòng)距離的計(jì)算62-64
    4.4 雙光束 LD/PSD 數(shù)學(xué)模型優(yōu)點(diǎn)64
    4.5 本章小結(jié)64-65
第5章 C8051F020 單片機(jī)電路65-77
    5.1 C8051F 系列單片機(jī)簡(jiǎn)介65-66
    5.2 Cygnal C8051F020 單片機(jī)片內(nèi)資源和特點(diǎn)66-67
        5.2.1 F020 片內(nèi)資源66-67
        5.2.2 F020 主要特點(diǎn)67
    5.3 C8051F020 中A/D 轉(zhuǎn)換67-73
        5.3.1 ADC的精度與通道68-69
        5.3.2 ADC的速率與啟動(dòng)69
        5.3.3 ADC的基準(zhǔn)與增益69-70
        5.3.4 ADC的數(shù)據(jù)與控制70
        5.3.5激光對(duì)中儀的模數(shù)轉(zhuǎn)換硬件連接70-71
        5.3.6 ADC的激光對(duì)中儀程序71-73
    5.4 C8051F020DK 開發(fā)工具73-75
        5.4.1C8051F020DK 開發(fā)工具簡(jiǎn)介73
        5.4.2C8051F020DK 開發(fā)工具軟、硬件設(shè)計(jì)73-75
    5.5 鍵盤原理及其硬件連接75
    5.6 本章小結(jié)75-77
第6章 液晶顯示模塊軟、硬件設(shè)計(jì)77-91
    6.1 液晶顯示模塊簡(jiǎn)介及選型77-78
    6.2 帶字庫(kù) LCM128645ZK 模塊的基本參數(shù)78-80
        6.2.1 外型及點(diǎn)陣尺寸圖78-79
        6.2.2 電性能參數(shù)79-80
        6.2.3LCM128645ZK 引腳說(shuō)明80
    6.3 LCM128645ZK 模塊硬件設(shè)計(jì)80-82
    6.4 LCM128645ZK 模塊的指令分析和指令集82-86
        6.4.1 指令分析82-84
        6.4.2 基本指令集84-85
        6.4.3 擴(kuò)充指令集85-86
    6.5 激光對(duì)中儀顯示軟件設(shè)計(jì)86-90
        6.5.1 接口定義86
        6.5.2關(guān)于液晶顯示的幾個(gè)子程序86-87
        6.5.3并行方式上電初始化程序分析87-88
        6.5.4激光對(duì)中儀顯示模塊軟件程序分析

作者：北京工業(yè)大學(xué)  王智群   導(dǎo)師：何士雅

美國(guó)派利斯(北京)有限公司公司介紹：

美國(guó)派利斯TM有限公司( ProvibTech, Inc.)位于石化基地休斯敦市(Houston, Texas)。
是專業(yè)從事旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)保護(hù)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)的跨國(guó)公司。
    美國(guó)派利斯有限公司得到美國(guó)的振動(dòng)保護(hù)及狀態(tài)監(jiān)測(cè)權(quán)威機(jī)構(gòu)——美國(guó)振動(dòng)協(xié)會(huì)的認(rèn)可，成為該協(xié)會(huì)的會(huì)員之一。同時(shí)將業(yè)務(wù)拓及工業(yè)控制產(chǎn)品、工程項(xiàng)目承包設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。
    美國(guó)派利斯TM有限公司的產(chǎn)品分為四大類：振動(dòng)保護(hù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、機(jī)組運(yùn)行管理和檢修工具。派利斯公司有能力為客戶提供***的產(chǎn)品、*高質(zhì)量的服務(wù)。
    面對(duì)中國(guó)潛力強(qiáng)勁的市場(chǎng)環(huán)境和成熟的用戶群體，美國(guó)派利斯TM公司加大了在華分公司的投入，相繼成立上海、沈陽(yáng)、西安、武漢、成都、廣州等十余個(gè)辦事處，為用戶提供及時(shí)滿意的服務(wù)。
    派利斯公司產(chǎn)品現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于石化、電力、冶金、建材、制氧、污水處理等行業(yè)。

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