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转动机构自动标定调试系统的设计

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袁志燕韩贤忠邵振宇

摘要：现有的转动机构标定调试方法是一种半自动化的调试方法，该方法生产效率较低，对操作者技能要求较高，量角器的安装及人工读数存在一定误差。本文在现有标定调试系统的基础上设计了一套全自动化的标定调试系统，利用角位移传感器实现偏角自动、准确采集，进一步提高了数据准确性、提升工作效率、降低人工成本。

关键词：转动机构 ; 角位移传感器 ; 自动

1 引言

本文在现有转动机构标定调试方法的基础上，设计了一套全自动的转动机构标定调试系统。该系统利用角位移传感器技术，实现了偏角的自动采集，测量精度0.1°，角度测量范围为-45°～+45°，进一步提高了转动机构标定调试数据的准确性和可靠性，保障了产品质量，降低了人工成本，提高了生产效率。

2 现有技术分析

现有转动机构标定调试方法主要是通过转动机构标定台和量角器配合完成。

TQM65-250开关电源用于给转动机构供电，计算机给出控制信号至转动系统测试台，系统控制台对应输出0～±15V控制电压至转动机构。转动机构转动带动游标转动，两名操作者读取偏角通过键盘输入计算机，计算机完成反馈电压采集及偏角数据处理。

量角器测偏角方法为半自动测试，该方法直观、易懂，但自動化程度不高，生产效率较低，对操作人员技能水平要求较高，已不能满足产品数字化、智能化装配调试的需求，如以下方面：

1）量角器的安装存在误差，操作人员须在120s内完成至少60组偏角数据的读取和输入，时间短、易出错，测量准确性差;

2）至少需要3名操作人员同时配合，其中2个人读取偏角并通过键盘输入，1个人操作标定台，对操作人员的技能水平和配合要求较高;

3）标定过程中每组电压的控制指令需人工操作;

4）数据处理费时，需人工对输入的偏角进行确认后，才能对数据进行处理打印。

3? 设计方案概述

自动标定调试系统是在现有标定调试系统的基础上进行改进，利用角位移传感器代替量角器，AD采集代替人工读数，使转动机构标定系统由半自动化升级为全自动化。转动机构自动标定调试系统改进设计主要包括硬件设计与软件设计，硬件设计主要包括角位移传感器选型、角位移传感器安装支架设计、AD采集板选型等。转动机构自动标定调试系统的主要功能如下：

1）实现偏角自动测量，正确率100%，精度不小于0.1°;

2）单台产品测试时间不超过100s;

3）对舵偏角的正确性进行判读，直接生成偏角与反馈电压测量数据报表，并实现数据存储处理、保存;

4）测试界面上实时显示角度值;

5）测试时1名操作人员即可完成。

转动机构自动标定调试包括角位移传感器、安装支架、AD采集板、计算机、24V直流电源、舵机测试台。计算机、舵机测试台可沿用原标定调试系统设备，设计难点主要为传感器的选型及安装支架的设计。

3.1角位移传感器的选择

角位移传感器的精度决定了偏角测量系统的准确度，结合偏转角度范围、安装空间限制及后续AD采集板的采集范围等因素，角位移传感器选择了MCGJ500B-90-38BCP，其采用直流24V供电，角位移量程范围为0～90°，信号输出为0～10V模拟电压，线性度±0.6‰，尺寸Φ38×54，在标称角度区间，信号为线性变化，顺时针旋转时，输出信号随角度增加而增大。

经试验验证舵面偏转角度与角位移传感器输出电压之间的线性关系满足

y = 0.111x+4.980

其中：x―舵面偏转角度;y―传感器电压

3.2安装支架设计

舱体加工时外留的安装孔用于量角器安装，该安装孔并不适用于角位移传感器的安装，需另行设计安装支架用于角位移传感器与轴的连接。由于角位移传感器需与轴同步运动，1次性要将4个传感器安装到位，且保证其零位与机构的零位基本对齐，对安装支架提出高安装精度且能实现同轴的要求，其示意图如图2～图3所示。

联轴器采用柔性联轴器，利用其弹性变形以补偿传感器角度传送轴与连接板上传递轴两轴的相对位移，缓和冲击和吸收震动，达到补偿角向、径向、轴向偏差的作用;轴承直接采用转动机构配套的900808轴承，安装板利用产品内支座进行加工改进，降低内支座上横板安装位置的高度，进一步缩小传感器的安装高度;连接板上的传递轴与角位移传感器角度传送轴均为“D”形结构，对接后的平整面对齐，并经柔性联轴器上的螺钉紧固，进一步保证两轴同轴;连接轴套用于连接轴承与抱箍，并与连接板紧固，保证传感器不增加安装支架的重力负载;抱箍采用快拆式螺栓，在安装及拆卸时能快速完成。

4 结论

本文在现有标定调试系统的基础上优化设计了一套转动机构自动标定调试系统，实现了转动机构偏转角度的自动采集，采集正确率100%，误差在0.1°范围内，大大提高了生产效率，降低了人工成本。

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