1037832低振動四軸碼垛機(jī)器人編碼器DFS60B-BHEM05000碼垛機(jī)器人的運(yùn)動精度,首先從碼垛機(jī)器人的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化,設(shè)計(jì)了碼垛機(jī)器人的雙平行四邊形結(jié)構(gòu)、底部支撐以及腰部支撐,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真分析,利用結(jié)構(gòu)的特性去保證底部執(zhí)行臺面的垂直以及運(yùn)動時的精度。并根據(jù)四軸碼垛機(jī)器人的載重、速度等要求,對碼垛機(jī)器人的伺服電機(jī)、減速器進(jìn)行選型和數(shù)值分析。對碼垛機(jī)器人的整體模型進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)建模和動力學(xué)建模,為程序的逆解算和振動抑制分析打下基礎(chǔ)。其次,對碼垛機(jī)器人的運(yùn)動軌跡進(jìn)行了控制和仿真,在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下分別對碼垛機(jī)器人的運(yùn)動軌跡進(jìn)行了三次多項(xiàng)式和五次多項(xiàng)式的規(guī)劃和仿真,在直角坐標(biāo)系下,對碼垛機(jī)器人的運(yùn)動軌跡進(jìn)行了直線插補(bǔ)算法和圓弧插補(bǔ)算法的規(guī)劃和仿真。針對碼垛機(jī)器人在啟動和停止階段的振動,利用伺服電機(jī)的梯形加減速算法和S型加減速算法來避免過沖,實(shí)現(xiàn)啟停階段振動的抑制。對設(shè)計(jì)的碼垛機(jī)器人硬件開展了PWM脈沖的測試、JOG運(yùn)動模式、MOVEL運(yùn)動模式、MOVEJ運(yùn)動模式的測試,并依靠碼垛機(jī)器人執(zhí)行器平臺綁筆操作完成了直線插補(bǔ)算法和圓弧插補(bǔ)算法的測試及重復(fù)定位精度的測試。后利用加速度傳感器進(jìn)行了S加減速對啟停階段振動的抑制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為理想,設(shè)計(jì)的碼垛機(jī)器人有較高的重復(fù)定位精度,S加減速算法能夠?qū)Υa垛機(jī)器人的振動產(chǎn)生很好的抑制作用,符合工業(yè)生產(chǎn)中機(jī)械臂高精度、低振動的要求水平的工業(yè)過程故障管理平臺對設(shè)備的維護(hù)與檢修具有重要的作用,而故障分類技術(shù)是其中的重要一環(huán)。工業(yè)界通常采用統(tǒng)計(jì)分析、小波分析等傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法,利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)信息或時域、頻域和空間域的信息對故障建立模型,具有較強(qiáng)的解釋性與可靠性。而發(fā)展的深度學(xué)習(xí)算法取得了強(qiáng)勁的性能,但其可解釋性和理論適用性較差。可將深度學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)方法相結(jié)合,以進(jìn)一步提高故障分類的精度。在傳統(tǒng)的故障分類技術(shù)中,常使用小波變換對信號進(jìn)行去噪處理,但也舍棄了故障的部分頻率分量。通過端對端設(shè)計(jì)的離散小波變換,可自適應(yīng)地提取所需的頻域特征,并結(jié)合深度殘差網(wǎng)絡(luò)以進(jìn)一步提取出故障在頻域內(nèi)的深層模式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法在故障分類任務(wù)中取得了良好的效果。針對自編碼器算法在特征提取中的盲目性問題,提出了小波自編碼器（將小波自編碼器與深度殘差網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合搭建了分類模型,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法優(yōu)于自編碼器等常規(guī)深度學(xué)習(xí)算法。在現(xiàn)有卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中,通常對信號數(shù)據(jù)設(shè)置二維的感受野以提取時域、空間域的關(guān)聯(lián)特征。但這將對變量的排列次序敏感,其特征提取過程的魯棒性較差。為了解構(gòu)時域和空間域中的關(guān)聯(lián)性,提出了一維卷積與池化操作,獨(dú)立提取各個特征變量的時域特征,并結(jié)合定寬卷積核提取空間域特征,終搭建了一維多路的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法提高了故障分類的精度,相比現(xiàn)有算法取得了更強(qiáng)的性能表現(xiàn)。 要技術(shù),被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信和導(dǎo)航、地球動力學(xué)研究、激光測距、核物理研究、醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域。其測量精度隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展得到了提升,測量方法也逐漸多樣化?；跁r間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的高精度時間間隔測量是目前主流的方式。而基于ASIC技術(shù)與基于FPGA實(shí)現(xiàn)時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器是主要的手段?；贔PGA實(shí)現(xiàn)TDC主要是為了克服基于ASIC的TDC芯片開發(fā)時間周期長、成本高、難度大等問題發(fā)展起來的。基于FPGA設(shè)計(jì)的TDC在實(shí)際應(yīng)用中具有系統(tǒng)集成度高、開發(fā)方便、后續(xù)升級容易、成本低、移植性好等優(yōu)點(diǎn)。因此如何使用FPGA實(shí)現(xiàn)高精度TDC設(shè)計(jì),在時間間隔測量領(lǐng)域中具有重要的研究意義。針對脈沖激光雷達(dá)測距精度與范圍需求,確定時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的時間測量精度以及時間測量范圍。并根據(jù)需求進(jìn)行時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)工作,包括對FPGA可編程邏輯單元進(jìn)行底層設(shè)置來構(gòu)建延時線;針對氣泡現(xiàn)象和目前編碼器對于FPGA資源的大量占用,以及由編碼器引入死區(qū)時間的問題提出三級編碼方式進(jìn)行編碼器設(shè)計(jì);針對延時單元的非線性問題,設(shè)計(jì)了逐位校準(zhǔn)模塊;針對校準(zhǔn)模塊對于隨機(jī)脈沖的需求,基于FPGA自身特性設(shè)計(jì)了隨機(jī)脈沖發(fā)生器;針對傳輸時鐘與測量時鐘不同,以及由此造成的數(shù)據(jù)不同步的問題,設(shè)計(jì)了全局時鐘和數(shù)據(jù)跨時鐘模塊;并且設(shè)計(jì)了一個脈沖計(jì)數(shù)器,滿足時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的粗時間測量需求。為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的TDC的功能性,此搭建了相應(yīng)的測試平臺并進(jìn)行了大量的測試。實(shí)際測試結(jié)果表明,進(jìn)行非線性修正后的TDC的時間分辨率為85.34ps,微分應(yīng)脈沖激光雷達(dá)測距的大誤差為1.338cm,同時系統(tǒng)的重復(fù)測量頻率達(dá)到6.857Mhz,滿足設(shè)計(jì)要求.

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