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光固化成形树脂槽液位在线检测系统研究

作　者: 何勇
导　师: 莫健华
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 快速成形 光固化成形 液位检测 液位控制 光电位置传感器 激光三角法
分类号: TH816
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 53次
引　用: 1次
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内容摘要


光固化成形是研究最早,成形精度最高的一种广泛应用的快速成形技术,其中树脂液位检测与控制技术是光固化成形涂层系统中的一个重要组成部分,它对光固化设备的可靠性、成形效率以及制件精度有着至关重要的作用。因此,对树脂液位检测及控制技术进行深入的研究具有非常重要的现实意义。基于国内外光固化液位检测与控制系统研究的现状,本文采用目前广泛用于精密测量的光电位置传感器作为检测元件,利用激光非接触三角测量的原理对光固化树脂液位进行在线检测。文章分析了液位检测的基本过程,对系统的硬件进行了选型和设计,同时设计了系统的应用软件,软件通过图形和数字两种形式实时显示液位的波动情况;设计了系统的机械装置,保证了系统中各部件位置的精确定位以及系统在光固化成形设备上牢固、可靠的安装及调试。为了修正光电位置传感器的非线性误差,保证液位检测系统的检测精度,设计了专门的标定实验装置,对光电位置传感器以及整个系统进行了实验标定,采用最小二乘法的数学模型对标定实验数据进行了线性拟合;同时对系统的精度进行了实验验证,对系统产生误差的因素进行了分析。精度实验表明:该系统可以分辨10μm的液位位移,误差在3μm以内,满足了光固化成形液位检测的精度要求。文章最后提出了一种新的液位控制方法,可利用本文设计的液位检测系统与目前光固化成形设备采用的溢流式控制液位的方法相结合来对光固化快速成形中的树脂液位进行在线检测与控制,这种控制方法可改变当前液位控制方法的不足,提高液位控制的精度,从而提高光固化制件的精度。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 光固化快速成形液位检测与控制技术综述  9-13
    1.1.1 光固化快速成形技术及其发展概况  9-10
    1.1.2 光固化快速成形液位检测与控制技术研究现状  10-13
  1.2 课题研究的目的和意义  13
  1.3 本文的主要工作及章节划分  13-15
2 液位检测方法研究  15-25
  2.1 树脂涂层技术简介  15-16
    2.1.1 树脂涂层的作用  15
    2.1.2 树脂涂层对成形工艺可靠性的影响  15-16
  2.2 树脂液位的波动  16-20
    2.2.1 液位波动对光固化成形的影响  16-17
    2.2.2 影响液位波动的因素分析  17-20
  2.3 液位检测方法  20-24
    2.3.1 光固化液位检测系统的要求  20-21
    2.3.2 PSD 的工作特性分析  21-23
    2.3.3 基于PSD 的激光液位检测方法  23-24
  2.4 本章小结  24-25
3 液位检测系统设计  25-45
  3.1 液位检测过程分析  25-26
  3.2 检测系统的硬件设计  26-39
    3.2.1 PSD 的选型  26-30
    3.2.2 激光器的选择  30-32
    3.2.3 信号处理电路的设计  32-34
    3.2.4 数据采集卡的选择  34
    3.2.5 检测系统机械装置的设计、安装和调试  34-39
  3.3 检测系统软件的设计  39-44
    3.3.1 数据采集处理模块  41-43
    3.3.2 数据显示模块  43-44
  3.4 本章小结  44-45
4 液位检测系统实验和误差分析  45-56
  4.1 系统的标定实验  45-53
    4.1.1 标定原理  45-46
    4.1.2 PSD 的实验标定  46-48
    4.1.3 数据的曲线拟合  48-50
    4.1.4 系统的实验标定  50-53
  4.2 系统的精度实验  53-54
    4.2.1 实验条件  53
    4.2.2 实验步骤  53-54
    4.2.3 实验结果  54
  4.3 系统的误差分析  54-55
  4.4 本章小结  55-56
5 液位控制方法研究  56-60
  5.1 几种液位控制方法比较  56-57
  5.2 一种新的液位控制方法  57-59
    5.2.1 液位控制方法的实现  57
    5.2.2 液位控制过程分析  57-59
  5.3 本章小结  59-60
6 总结与展望  60-62
  6.1 全文总结  60
  6.2 研究展望  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文目录  66-67
附录 2 液位检测系统中的机械装置照片  67

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 热工量的测量仪表 > 物位测量仪表
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