碳膜电位计连续修刻系统的研制

摘要

精密碳膜电位计阻值均匀分布，应用于反馈系统中可以通过电压测量精确的监测位移量的变化，因此常常作为位置反馈装置用于航空航天技术领域以及精密机械等行业。电位计的线性度直接影响位移反馈的精确度，目前多采用碳膜修刻的手段对电位计阻值进行分段调整以改善其线性度，无论是手工修刻还是自动化修刻，其修刻原理都是在一定的间距下对电位计阻值逐点检测并进行修刻，在修刻的同时根据测量电压判断是否达到修刻目标值，因为是对离散点逐一修刻，也称该方法为离散修刻。然而，离散修刻手段在应用的过程中发现了很多弊端，尤其是该方法仅在修刻点处进行测量方能保证良好的线性度，在非修刻间距测量线性度较差，其次是该方法修刻效率较低，在线性度提高上也遇到了一定的瓶颈。基于该种现象，本文提出了连续修刻算法，并进行初步的研究，期望验证连续修刻理论的可行性，并通过初步的修刻手段改善电位计任意点测量的线性度不一致的问题，提高修刻效率，并提出连续修刻进一步的研究方向。
　　首先，本文对现有的电位计生产工艺和修刻水平进行深入分析，针对现有修刻手段存在的问题，提出连续修刻的设想，在假设条件下给出连续修刻算法。同时，本文对修刻系统中的工作原理、测量算法和数据处理方法进行分析与选择，确定修刻系统的理论基础。
　　其次，根据系统算法和技术要求，本文研制了电位计连续修刻系统，搭建了实验平台，并进行了控制系统程序的编写。实验系统整体包括三个方面：结构设计、电气设计以及程序设计。其中，结构设计主要包括三维平台的设计搭建、电位计夹具设计以及测量机构设计。电气设计主要包括控制箱的设计、数据采集箱的设计以及上位机的控制电路设计。程序设计方面以 LabVIEW为开发平台，利用图形化的G语言进行编程，完成人机交互的控制界面，实现常用的信息录入、数据采集处理以及报表打印等功能。
　　最后，本文就系统精度进行检测实验，确定系统的运行性能；然后对连续修刻算法进行验证性实验，对修刻效果进行分析，判断误差产生原因并提出算法改进方向；最后进行一些工艺参数的选择实验，更加优化程序结构。实验表明，连续修刻可以很好的改善电位计任意点测量线性度不一致的现象，并缩短修刻时间，反映了连续修刻理论模型的正确性和可行性，并提出进一步的算法研究方向。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 碳膜电位计国内外研究现状

1.3 课题主要研究的内容

第2章 修刻系统算法研究

2.1 碳膜电位计工作原理及技术指标

2.2 碳膜电位计线性度算法

2.3 基于恒流源的测量算法

2.4 连续修刻算法的初步研究

2.5本章小结

第3章 修刻系统硬件设计

3.1 修刻系统整体方案设计

3.2 修刻系统机械结构部分

3.3 修刻系统电气部分设计

3.4 修刻系统控制部分设计

3.5本章小结

第4章 自动检测修刻系统软件设计

4.1 修刻系统软件总体设计

4.2 电压数据采集程序

4.3 电刷寻零程序

4.4 自动测量程序设计

4.5 自动修刻程序设计

4.6 本章小结

第5章 修刻系统实验验证与分析

5.1 系统实验方案设计

5.2 修刻系统精度检测

5.3 连续修刻算法实验验证与分析

5.4 参数优化实验

5.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢