摘要：为了测量大质量设备的多维扰振力,设计了一种基于传感器阵列式分布的多维扰振测量平台。该平台基于压电传感器采用了冗余式阵列的振动测量策略,解决了大负载及高刚度的测量要求,避免了结构耦合引入的测量精度损失。同时,为了克服阵列式测量引入的冗余测量误差,本文基于广义逆求解法进行测量精度优化,针对不同的被测振源选取不同位置的传感器作为测量单元,并在此基础上采用全回归法的线性解耦算法得到更精确的三维力求解表达式,避免了冗余测量引入系统误差,也降低了不同力学特性的振源对平台测量结果的影响。最后,搭建了该阵列式多维扰振力测量平台的原理样机,通过实验验证了测量平台的可行性。实验结果表明,该系统保证了高承载能力和刚度(样机基频为1174 Hz,承载能力达416 kN),对8~800 Hz频率范围内的三维广义力的动态相对误差小于5%,满足了精度高、载荷大、刚度强等测量要求。

摘要：设计了一种用于大型光学载荷次镜在轨位姿精密调整的Hexapod型平台机构,并对其进行构型参数优化以及各支撑杆和上下铰点误差限的最优分配。建立了Hexapod平台机构运动学模型和静柔度模型,分析了主要结构参数对机构性能的影响。按照次镜精调机构性能要求,提出了定位精度指标和抗变形指标,建立了以构型参数为变量的优化目标函数,并利用遗传算法对两个单目标函数进行优化。利用加权分配法构造统一约束目标函数,利用遗传算法对其进行多目标优化。然后,建立非线性最优误差分配模型,对各支撑杆和上下铰点进行误差分配。最后,通过对原理样机性能指标的测试验证了上述研究方法的效果。研究结果表明:优化前后动平台定位精度提高了8.3%,抗变形能力提高了62.5%,铰点误差限由2.7μm提高到6.3μm,支撑杆误差限由1.3μm提高到3.2μm。另外,实验测得Z轴相对定位精度为0.6%,静刚度达到41.14N/μm。本研究提高了次镜精调机构的定位精度和静载抗变形能力,有助于缩短设计、加工周期,节约设计、加工成本。

摘要：针对大型光机结构的结构特性,为抑制宽频噪声对结构指向稳定度及精度的影响,设计了一种可以在全频段提供高阻尼低轴向刚度的液体阻尼器。首先,对液体阻尼器的参数设计理论进行了分析;其次,通过微振动一体化集成仿真分析了引入液体阻尼器对整机的影响,由分析结果可知,在内外框架之间安装阻尼器,可以达到抑制宽频噪声的目的,一般情况下光轴指向精度(Line of Sight)可以改善50%以上,同时对结构特性改变较小;最后,设计了测试系统,对阻尼器参数的特性进行了实验研究,可知该液体阻尼器的阻尼系数随频率升高降低,在低频时可以达到18 574 N·s/m, 300 Hz时阻尼系数在300 N·s/m以上,轴向刚度约为28 659 N/m,随频率变化基本保持不变。结果表明:试验测试结果与仿真结果相符,液体阻尼器的刚度及阻尼参数的设计都达到了技术要求,根据仿真与试验的分析验证了阻尼器对大型光机结构振动抑制的有效性。

摘要：为了提高空间望远镜次镜支撑结构的动力学性能,利用主动约束阻尼层对次镜支撑结构进行了设计,主动约束阻尼层在柔性结构表面覆盖阻尼材料和压电陶瓷材料,是对柔性结构进行振动抑制的有效手段。首先建立了主动约束阻尼层的有限元模型,采用比例微分控制算法对压电陶瓷进行闭环控制,分析了阻尼材料厚度和控制增益对支撑结构阻尼特性的影响,结果表明增大阻尼层厚度或增大控制增益能够提高结构阻尼特性,但增大阻尼层厚度同时也会降低压电陶瓷的驱动性能。对空间望远镜整体结构的分析结果显示,覆盖主动约束阻尼层后支撑结构的固有频率会略微降低,但是次镜位置的频率响应明显下降,次镜的面型精度也有提高。

摘要：为了实现气浮实验台位姿的实时确定,提出了一种基于单目视觉的位姿测量方法。首先,设计了一种具有旋转、平移、缩放不变性且易于探测的圆形合作靶标;其次,结合靶标尺寸、形状以及安装位置,基于Blob分析快速识别合作靶标,保证了定位点提取的准确性;然后,提出一种在待识别区域内进行"行、列"扫描统计的靶标圆心测量算法,实现靶标圆心的快速、鲁棒提取;最后,结合计算机坐标系下的圆心位置以及视觉测量系统中坐标变换关系,解算气浮实验台的实际位姿。实验结果表明:该方法测量位姿精度较高,抗噪能力强,在处理1 600 pixel×1 600 pixel图片的情况下,平均测量周期为53.086 ms(约19帧/s),能够实现对气浮实验台位姿实时、精确、鲁棒的测量。

摘要：为模拟卫星、空间站等空间平台的微振动,设计了一种基于Gough-Stewart构型的多维微振动模拟器。首先,介绍了多微振动模拟器的结构设计,并利用牛顿-欧拉法对模拟器进行建模,该模型考虑了负载和上平台的质心与随体坐标原点不重合的情况,结合虚功原理推导出固有频率及其主振型的数学解析式。然后,分别使用有限元法及解析法对微振动模拟器进行了模态分析,得到模拟器的前六阶固有频率,其理论分析值与仿真结果之间的最大误差为4.17%。最后,研制出一套微振动模拟器的原理样机,并对其结构特性进行了测试。实验结果表明:该模拟器的有效工作频率可达100 Hz,能够满足微振动实验需求。

摘要：次镜在轨精密调姿技术是空间光学遥感器关键技术之一。针对用于空间光学遥感器次镜在轨调姿的Hexapod精密调姿平台机构的设计需求,以定位精度和静刚度为准则对其构型进行多目标优化设计。建立了Hexapod平台机构运动学模型,采用快速坐标搜索法分析了Hexapod平台的工作空间;按照次镜调姿机构性能要求,提出了定位精度指标和抗变形指标,并据此建立了以构型参数为变量的优化目标函数,利用遗传算法对两个单目标函数进行了优化;利用加权分配法构造了统一约束目标函数,利用遗传算法对其进行了多目标优化。优化后动平台定位精度提高8.3%,抗变形能力提高62.5%。

摘要：为实现光学望远镜高质量成像,次镜的调整系统要求具有精密定位、高承载能力以及较高的相对精度等特点。基于该特点,设计了一种次镜定位六自由度并联平台,对该并联机构进行运动学分析、力分析以及误差分析。根据给定误差,对并联平台促动器以及关节铰链进行设计。最后,对平台的技术指标进行测试。测试结果显示,并联机构相对精度≤1.2%,分辨率<0.5μm,并联机构的轴向刚度≥40 N/μm。系统的旋转中心可以任意放置在运动限制范围内,能够实现望远镜次镜的精密定位任务。

摘要：随着计算机和互联网等信息行业的快速发展,数据采集系统越来越得到人们的重视和应用。以某研究院数据采集系统的研究室横向项目为基础,阐述了数据采集系统的软硬件设计,并实现了一套基于ARM Cortex-M3的数据采集系统。首先对系统选型及开发平台进行了简要介绍,进而在此基础上详细阐述了硬件电路和软件程序的设计,最后说明综合调试的方法和遇到的关键问题及其解决办法。

摘要：针对UR机器人的远程控制问题,设计了一种UR机器人的远程控制方法。首先,研究了UR机器人的编程控制方式以及基于TCP/IP协议的接口。然后,剖析了URScript语言中的运动控制命令以及不同接口反馈数据包的形式。最后,通过MATLAB平台验证该方法对UR机器人的运动控制,实现了末端正弦轨迹跟踪,解析了反馈数据包并且完成了对机器人的状态监控,验证了本方法的正确性和有效性。