轉動機構自動標定調試系統的設計

袁志燕 韓賢忠 邵振宇

摘 要：現有的轉動機構標定調試方法是一種半自動化的調試方法，該方法生產效率較低，對操作者技能要求較高，量角器的安裝及人工讀數存在一定誤差。本文在現有標定調試系統的基礎上設計了一套全自動化的標定調試系統，利用角位移傳感器實現偏角自動、準確采集，進一步提高了數據準確性、提升工作效率、降低人工成本。

關鍵詞：轉動機構 ; 角位移傳感器 ; 自動

1 引言

本文在現有轉動機構標定調試方法的基礎上，設計了一套全自動的轉動機構標定調試系統。該系統利用角位移傳感器技術，實現了偏角的自動采集，測量精度0.1°，角度測量范圍為-45°～+45°，進一步提高了轉動機構標定調試數據的準確性和可靠性，保障了產品質量，降低了人工成本，提高了生產效率。

2 現有技術分析

現有轉動機構標定調試方法主要是通過轉動機構標定臺和量角器配合完成。

TQM65-250開關電源用于給轉動機構供電，計算機給出控制信號至轉動系統測試臺，系統控制臺對應輸出0～±15V控制電壓至轉動機構。轉動機構轉動帶動游標轉動，兩名操作者讀取偏角通過鍵盤輸入計算機，計算機完成反饋電壓采集及偏角數據處理。

量角器測偏角方法為半自動測試，該方法直觀、易懂，但自動化程度不高，生產效率較低，對操作人員技能水平要求較高，已不能滿足產品數字化、智能化裝配調試的需求，如以下方面：

1）量角器的安裝存在誤差，操作人員須在120s內完成至少60組偏角數據的讀取和輸入，時間短、易出錯，測量準確性差;

2）至少需要3名操作人員同時配合，其中2個人讀取偏角并通過鍵盤輸入，1個人操作標定臺，對操作人員的技能水平和配合要求較高;

3）標定過程中每組電壓的控制指令需人工操作;

4）數據處理費時，需人工對輸入的偏角進行確認后，才能對數據進行處理打印。

3? 設計方案概述

自動標定調試系統是在現有標定調試系統的基礎上進行改進，利用角位移傳感器代替量角器，AD采集代替人工讀數，使轉動機構標定系統由半自動化升級為全自動化。轉動機構自動標定調試系統改進設計主要包括硬件設計與軟件設計，硬件設計主要包括角位移傳感器選型、角位移傳感器安裝支架設計、AD采集板選型等。轉動機構自動標定調試系統的主要功能如下：

1）實現偏角自動測量，正確率100%，精度不小于0.1°;

2）單臺產品測試時間不超過100s;

3）對舵偏角的正確性進行判讀，直接生成偏角與反饋電壓測量數據報表，并實現數據存儲處理、保存;

4）測試界面上實時顯示角度值;

5）測試時1名操作人員即可完成。

轉動機構自動標定調試包括角位移傳感器、安裝支架、AD采集板、計算機、24V直流電源、舵機測試臺。計算機、舵機測試臺可沿用原標定調試系統設備，設計難點主要為傳感器的選型及安裝支架的設計。

3.1角位移傳感器的選擇

角位移傳感器的精度決定了偏角測量系統的準確度，結合偏轉角度范圍、安裝空間限制及后續AD采集板的采集范圍等因素，角位移傳感器選擇了MCGJ500B-90-38BCP，其采用直流24V供電，角位移量程范圍為0～90°，信號輸出為0～10V模擬電壓，線性度±0.6‰，尺寸Φ38×54，在標稱角度區間，信號為線性變化，順時針旋轉時，輸出信號隨角度增加而增大。

經試驗驗證舵面偏轉角度與角位移傳感器輸出電壓之間的線性關系滿足

y = 0.111x+4.980

其中：x―舵面偏轉角度;y―傳感器電壓

3.2安裝支架設計

艙體加工時外留的安裝孔用于量角器安裝，該安裝孔并不適用于角位移傳感器的安裝，需另行設計安裝支架用于角位移傳感器與軸的連接。由于角位移傳感器需與軸同步運動，1次性要將4個傳感器安裝到位，且保證其零位與機構的零位基本對齊，對安裝支架提出高安裝精度且能實現同軸的要求，其示意圖如圖2～圖3所示。

聯軸器采用柔性聯軸器，利用其彈性變形以補償傳感器角度傳送軸與連接板上傳遞軸兩軸的相對位移，緩和沖擊和吸收震動，達到補償角向、徑向、軸向偏差的作用;軸承直接采用轉動機構配套的900808軸承，安裝板利用產品內支座進行加工改進，降低內支座上橫板安裝位置的高度，進一步縮小傳感器的安裝高度;連接板上的傳遞軸與角位移傳感器角度傳送軸均為“D”形結構，對接后的平整面對齊，并經柔性聯軸器上的螺釘緊固，進一步保證兩軸同軸;連接軸套用于連接軸承與抱箍，并與連接板緊固，保證傳感器不增加安裝支架的重力負載;抱箍采用快拆式螺栓，在安裝及拆卸時能快速完成。

4 結論

本文在現有標定調試系統的基礎上優化設計了一套轉動機構自動標定調試系統，實現了轉動機構偏轉角度的自動采集，采集正確率100%，誤差在0.1°范圍內，大大提高了生產效率，降低了人工成本。