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国内激光对中仪的研发情况概述

The Study and Design of Laser Alignment Instrument 国内激光对中仪的研发情况概述国内激光对中仪的研发情况概述国内激光对中仪的研发情况概述国内激光对中仪的研发情况概述国内激光对中仪的研发情况概述

中文摘要:在需要主动轴带动从动轴旋转的大型、贵重机械设备中,检测两轴的中心线是否重合(即对中度)是动力机械等装配工作中十分重要的一步。如果对中良好,机器损坏将减少,突发故障得到防止及维修时间得到减少。经验证明,对中不准将造成机械损坏,严重的将会危害操作人员生命**。在两轴对中测量领域中,目前国外有多种高技术、高精度的光测量仪器,如德国普鲁夫激光对中仪,瑞典FIXTURLASER激光对中仪等。本课题是由美国派利斯(北京)有限公司根据国内无该产品,而实际工业又急需的情况下,与北京工业大学合作建立激光对中仪研发项目的。激光对中仪是目前较为理想的精密对中测量仪器,它与回转轴相连接的是小巧而**的半导体激光器(LD)和分辨率为6的光电半导体位置探测器(PSD)。它的核心算法和人机交互功能由单片机系统完成。本论文在研发激光对中仪基础上完成。首先介绍半导体激光发生器产生激光的机理,然后根据激光的特性,研究了激光在测量中的不变量——能量中心。再研究了光接收器件位置敏感探测器PSD探测机理和后续处理电路。依此机理,通过将激光束看成理想的直线,利用几何对称性,研究并建立双光束LD/PSD 激光对

机械轴对中是动力机械装配工作中十分重要的一步,它是减少机器损坏,防止和排除突发故障及减少维修时间必不可少的重要环节。据美国TEXAS州Monsanto 化工公司的有关报道称,在所有的振动事故中,有60%是由机械轴不对中引起的。激光对中仪的主要功能便是解决动力机械安装和检修调配中的机械轴对中问题。本文设计了一种双光束双探测器激光对中仪的结构,讨论了其的进行轴系对中检测的多种测量方法,测量方式多样,能在各种条件下进行对中测量,并且具备解决软地脚效应和温度效应的方法。基于此激光对中仪的结构特点,拓展了它的测量功能,讨论了用其进行轴系校准、直线度、平面度和平面倾角测量的原理和方法。为了验证设计的正确性,制作了简易的激光对中仪装置,分别对各种测量功能进行实际的测量,使用数字示波器将采集到的数据输入计算机,用所编制的相应的数据处理Mathematica和C程序计算出测量结果。通过对测量结果的分析,讨论了各种测量的误差以及造成误差的原因,且对测量结果的分析也表明了设计的正确性。

目录:

摘要	4-5
Abstract	5
第1章绪论	9-15
1.1 课题背景	9-11
1.1.1对中在实际生产中的用途广泛	9
1.1.2传统的对中方法耗时低效	9-10
1.1.3激光对中仪的技术	10-11
1.2 激光对中仪发展的历程、现状	11-12
1.2.1国际激光对中仪发展现状	11-12
1.2.2国内激光对中仪发展现状	12
1.3 课题的提出	12-13
1.4 课题研究的目的和意义	13
1.5 主要的工作	13-15
第2章半导体激光器技术	15-29
2.1 半导体激光器简介	15-22
2.1.1 半导体激光器简介	15
2.1.2半导体激光器的发展阶段	15-19
2.1.3 半导体激光器的应用	19-21
2.1.4半导体激光器的发展趋势	21-22
2.2 半导体激光器原理	22-25
2.2.1 粒子数反转	22-24
2.2.2 共振腔及光量子放大	24
2.2.3 阈值电流密度	24-25
2.3 光在测量中的不变量——能量中心	25-27
2.4 本章小结	27-29
第3章基于光电子技术的位敏传感器	29-57
3.1 PSD 位敏传感器介绍	29-34
3.1.1 PSD的分类与现状	29-33
3.1.2 PSD 研究展望	33
3.1.3 PSD 的优点	33-34
3.2 PSD 位敏传感器结构及原理	34-39
3.2.1 一维 PSD结构及原理	34-35
3.2.2 二维 PSD结构及原理	35-36
3.2.3枕型二维位置敏感探测器的设计原理	36-38
3.2.4 实验用 PSD主要指标	38-39
3.3 PSD 位敏传感器后续处理电路	39-48
3.3.1 WG200信号处理器原理及分析	39-47
3.3.2改进后放大电路原理图及分析	47-48
3.4 实验用PSD 性能分析	48-55
3.4.1 PSD 的X、Y轴方向线性度测试	48-51
3.4.2激光器不同光强对X、Y 轴单点影响	51-53
3.4.3 不同背景光对PSD的X、Y 轴单点精度的影响	53-55
3.5 本章小结	55-57
第4章双光束LD/PSD 数学模型	57-65
4.1 问题的提出	57-58
4.2 机械装置的设计	58
4.3 双光束 LD/PSD 数学模型的建立	58-64
4.3.1 三个坐标系的建立	58-60
4.3.2 两个中心坐标的计算	60-62
4.3.3从动轴前后脚挪动距离的计算	62-64
4.4 双光束 LD/PSD 数学模型优点	64
4.5 本章小结	64-65
第5章 C8051F020 单片机电路	65-77
5.1 C8051F 系列单片机简介	65-66
5.2 Cygnal C8051F020 单片机片内资源和特点	66-67
5.2.1 F020 片内资源	66-67
5.2.2 F020 主要特点	67
5.3 C8051F020 中A/D 转换	67-73
5.3.1 ADC的精度与通道	68-69
5.3.2 ADC的速率与启动	69
5.3.3 ADC的基准与增益	69-70
5.3.4 ADC的数据与控制	70
5.3.5激光对中仪的模数转换硬件连接	70-71
5.3.6 ADC的激光对中仪程序	71-73
5.4 C8051F020DK 开发工具	73-75
5.4.1C8051F020DK 开发工具简介	73
5.4.2C8051F020DK 开发工具软、硬件设计	73-75
5.5 键盘原理及其硬件连接	75
5.6 本章小结	75-77
第6章液晶显示模块软、硬件设计	77-91
6.1 液晶显示模块简介及选型	77-78
6.2 带字库 LCM128645ZK 模块的基本参数	78-80
6.2.1 外型及点阵尺寸图	78-79
6.2.2 电性能参数	79-80
6.2.3LCM128645ZK 引脚说明	80
6.3 LCM128645ZK 模块硬件设计	80-82
6.4 LCM128645ZK 模块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 扩充指令集	85-86
6.5 激光对中仪显示软件设计	86-90
6.5.1 接口定义	86
6.5.2关于液晶显示的几个子程序	86-87
6.5.3并行方式上电初始化程序分析	87-88
6.5.4激光对中仪显示模块软件程序分析

作者：北京工业大学王智群   导师：何士雅

美国派利斯(北京)有限公司公司介绍：

美国派利斯TM有限公司( ProvibTech, Inc.)位于石化基地休斯敦市(Houston, Texas)。
是专业从事旋转机械振动保护和状态监测的跨国公司。
    美国派利斯有限公司得到美国的振动保护及状态监测权威机构——美国振动协会的认可，成为该协会的会员之一。同时将业务拓及工业控制产品、工程项目承包设计等领域。
    美国派利斯TM有限公司的产品分为四大类：振动保护、状态监测、机组运行管理和检修工具。派利斯公司有能力为客户提供***的产品、*高质量的服务。
    面对中国潜力强劲的市场环境和成熟的用户群体，美国派利斯TM公司加大了在华分公司的投入，相继成立上海、沈阳、西安、武汉、成都、广州等十余个办事处，为用户提供及时满意的服务。
    派利斯公司产品现已广泛应用于石化、电力、冶金、建材、制氧、污水处理等行业。

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