搭建一个精密传动测试平台，请各位不吝赐教，不胜感激

x.ke · 发表于2009-11-12 10:55

搭建一个精密传动测试平台，请各位不吝赐教，不胜感激 [复制链接]

测试要求：测量的角位移精度到+-1"
我查到的电压式角位移传感器大多是输出电压为0~10v，测量范围分别是360度，120度，60度，若将10v电压按其测量范围细分到1角度秒，则有下面关系
当量程为360度时
细分后的电压识别要求    @=10v /360    /3600 = 7*(10-6) v    （科学计数法）
电压范围 @--10v    数据采集所需的模拟输入分辨率 2(25)  （二进制）

当量程为120度时
细分后的电压识别要求    @=10v  /120    /3600 = 2*(10-5) v （科学计数法）
电压范围 @--10v    数据采集所需的模拟输入分辨率 2(23)  （二进制）

当量程为 60度时
细分后的电压识别要求    @=10v /60    /3600 = 4.6*(10-5) v （科学计数法）
电压范围 @--10v    数据采集所需的模拟输入分辨率 2(23)  （二进制）

这样需要选取模拟输入分辨率至少为23位的数据采集卡，但我看到的大多数采集卡是16位的，我第一次用传感器，不知道这样推理对不对，没问题，那该怎么解决。有没有什么其他的测试方式能达到相同的测量精度？

另外，传动链上会有一定的震动，会对转动角度的测量有多大的影响？

独立线性度对与这里的测试结果有怎样的影响？

tcmagic · 发表于2009-11-13 11:24

字太多了，没多看
我觉得传感器的精度肯定要足够的，这是必须的
然后AD这边，一般是这样算的
比如说12位的AD
能测量的电压最小单位是=基准电压*【（2的12次方-1）/2的12次方）】。
线性度一般要软件进行补偿的，校准的时候多分出几个区间来

x.ke · 发表于2009-11-13 12:15

多谢您的解答。我按照测试系统的设计要求算需要25位的AD，但我却没能查到，看到的大多是16位的，版主了解哪能找到25位的AD吗？或者有没有什么替代的方案达到相同的精度？

x.ke · 发表于2009-11-13 12:21

还有一个问题，如何设计能将角位移的精度和轴的振动相剥离分别测量？

tcmagic · 发表于2009-11-13 13:10

关于第一个问题，目前来讲我自己没做过高于16位的AD测量，建议你去ADI公司看看。那里有很多AD的产品；另外我觉得你要用16位AD来做现有的方案，也不一定不行：首先不要用单片机内部的AD，因为那里基准电压一般都比较小，如果可以，换单独的AD转换芯片，可以测量比较高的电压，然后你把你自己本身要测量的本身的电压等比例的放大，或许可以，没试过，只是这么想。另外，在软件内部用平均值的办法，可以做到比较高一点的精度。
关于第二个问题，我看不懂，试着答一下吧，我认为你这个问题，无非是担心震动导致的误差，这个是极其的问题，和程序电路都无关的，如果想剥离掉，应该在程序加上判断就可以做到屏蔽掉吧

gaoxiao · 发表于2009-11-13 13:16

不可能有这么高的精度，这么高的性能的传感器还没哟造出来啊，实际的期间又有最小的电压的分辨率，类似光速不可能达到一样。算法要改进。。。。
你可以对电压放大啊。吧0——10放大到0——1000福特，然后再来区分，这样就减少了N个数量级了。在对其中的某个环节10——20v在放大到10——200就用减少了n的数量级就可以实现了。。。

分层次的思路可以解决这个问题。。。

x.ke · 发表于2009-11-13 14:55

版主能否讲得更详细点呢，关于分层处理的思路。在学电路时有点影响可以把数据分为高低位处理，但不清楚具体怎么实施了

aiwenzx · 发表于2009-11-13 16:50

嗯这个精度太高几乎是不可能实现的。

上面gaoxiao 提到的将电压放大，是一种办法。但同时也增加了稳定性的问题，如果放大部分不稳定的话，会失去应有的精度的。

[ 本帖最后由 aiwenzx 于 2009-11-13 16:52 编辑 ]

A_P · 发表于2009-11-14 20:24

当ADC精度达不到时，一般采用放大电压倍数的方法，一些ADC内部带有放大电路，可以有效解决外部放大不稳定的问题。microchip就有一些ADC是这样，我用过的有18位的MCP3421就是这样，还有22位的也是一样，不过我还没有用过这么高精度的。
震动的分离应尽量从硬件设计上进行再加上软件滤波应该可以实现。

x.ke · 发表于2009-11-17 12:47

我这两天有查了一下相关的测试元件，感觉编码器有可能可以适用，用一周发出2^(21)个脉冲的角度编码器，对采集卡的要求似乎就很低了，好像是只需计数即可了，每记一个数就传个电脑一个信号，电脑把脉冲个数通过换算转换为角度。请教一下，不知是不是这么回事？

x.ke · 发表于2009-11-17 12:50

thanks! 不知角度编码器在我这好不好用

天天向上 · 发表于2009-11-17 18:06

1、首先确认角位移传感器的精度能否满足测试误差为+-1"？这个精度的角位移传感器国内很少吧，至少我没用过，呵呵..即使有的话也是进口产品了，价格也会非常的高了。
2、至于说数据采集的分辨率，目前数据采集卡最高也就18bit,常用的一般都是16bit的，价格也不便宜啊！
不过ADI公司的集成电路有很多都是24bit分辨率的，如AD7710、AD7190、AD7799等，24bit的分辨率在应用中最好也就保证在22bit,PCB布线不合理或电路设计不好时精度也许只有20bit!
3、传动链上会有一定的震动对于+-1"这么高精度的角度测试，测试结果那肯定是有影响了，想办法避免吧！

aiwenzx · 发表于2009-11-18 08:40

楼主可以先用一个普通的角度编码器试试看看效果

xiaoxif · 发表于2009-11-18 16:08

楼主的题目是：“搭建一个精密传动测试平台”，“测试要求：测量的角位移精度到+-1"”，下面的议论都是从楼主这个题目要求展开的。

既然是个测试平台，而且是个传动测试平台，那就是一个高精度的机械量测试系统。需要逐级（环节）做偏差模型和各环节允差的分配，就是说：不能把问题只局限在ADC的精度--分辨率范围内，虽然这也是关键指标。
这是个机电紧密相关的系统，离开这个前提光考虑传感器（机电转换）以及AD变换（模数转换）这两个转换环节显然是不够的。例如角度测量本身是通过间接参数来检测的，甚至可以通过位移（例如转换成位移-利用光栅等等）间接取得，类似的转换（机械的，包括传动结构设计）或许是实现设计的一个关键。
作为精密传动系统，还要考虑传动环节偏差，例如回差、齿隙、弹性形变等类似的影响，以及取得位移参数的能量需求。

现在把问题扯回到ADC：即便找到了足够分辨率的ADC，还要有与其指标搭配的放大器，例如动态范围、漂移、失真、直流偏差等因素。单单只谈ADC，只一个分辨率指标是不能决定它是否适用，还有其它与此相关的参数，例如非线性、噪声、漂移等指标。
【市场上见到的高分辨率的ADC是根据市场需求做的，很难找到高于24bit产品很正常。特殊需要可以自己搭建这样特殊分辨率要求的ADC。】

需要从整个显然的综合角度去进行设计。（甚至包括环境，我见到一个工业显微镜，由于底座管型指标不够，又有附近机械振动源抖动干扰，游丝颤抖到无法进行高精度测量）。

这个题目很有实用价值，也可以说是个“高精尖”的项目。建议给出更详细的设计要求描述，创造进行实质讨论的基础。

[ 本帖最后由 xiaoxif 于 2009-11-18 16:39 编辑 ]

x.ke · 发表于2009-11-19 13:39

这是我毕业后第一次接触测试系统的工程问题，之前我什么测试系统都没做过，只记得一点模电数电的理论，头痛的是同事里也没有做过的，不知从哪着手。虽然目前我还没有形成一套方案，但还是非常感谢各位高手的无私帮助！

x.ke · 发表于2009-11-19 13:56

‘传动环节偏差，例如回差、齿隙、弹性形变等类似的影响，’这些参数我想通过这套测试系统对您提到的这些量分别测量。我的思路是控制输入轴的连续正反转，在空转和负载状态下对比，实时监控输入输出角位移的关系得到以上参数。

‘取得位移参数的能量需求’，这我就没看懂了

对于‘ADC’的问题
‘与其指标搭配的放大器，例如动态范围、漂移、失真、直流偏差等因素’以及ADC的‘非线性、噪声、漂移等指标’这两项我该看什么书入门一下？我在学校时学的数电模电以及检测基础等课程好像没有讲到这些。

x.ke · 发表于2009-11-19 14:06

前些天和一个厂家联系，21位的旋转编码器报价上万...感觉有点离谱

xiaoxif · 发表于2009-11-19 15:02

原帖由 x.ke 于 2009-11-19 13:56 发表
‘‘取得位移参数的能量需求’ ...

任何测试系统，都必须从被测系统取得与被测量相关的信息，这总是要反应在能量的传递上，或许较大，或许很小。如果过大就会波及DUT的运动状态。

举个例子：早期的离心式转速表，被测物靠转速表顶端的摩擦椎体把转动传递过来。这就是一个典型的能量需求例子，对一些小设备，如果使用不合适的转速表，那把表顶上去甚至会出现被测设备明显“掉转”的现象。从测试系统的角度看这个能量相对于被测系统--DUT--的能量状况是越小越好，这也是这类转速表基本上被电磁式、光电式等高灵敏度设备取代的原因。再强调一下，能量需求总是有的，但它是个相对的量值。

在电测量也一样，例如电压表对原来电路的分流、电流表对原系统的串入分压等等。

上次回复中提到这个问题，只是强调：要从总体上去考虑测试系统要求决定传感器的取舍而已。

顺便提个很想了解你的应用和完整系统简况的希望（如果方便）。

x.ke · 2009-11-20 15:10 上传

谢谢您。建立这个测试系统是希望使用其测出传动系统的回差，重复定位精度，传动精度，不同负载状态下的传动刚度以及机械滞回曲线的建立。测试目标是角度精度达到1"（1秒）。附图是测试系统的初步布局，请帮忙看看。
要做到“逐级（环节）做偏差模型和各环节允差的分配”，我该看什么书入门一下，能够指导我“从总体上去考虑测试系统要求”进行系统配置？

[ 本帖最后由 x.ke 于 2009-11-20 15:10 编辑 ]

搭建一个精密传动测试平台，请各位不吝赐教，不胜感激 [复制链接]

最新回复

赞赏

回复沙发 tcmagic 的帖子

回复沙发 tcmagic 的帖子

赞赏

回复楼主 x.ke 的帖子

赞赏

回复 6楼 gaoxiao 的帖子

赞赏

赞赏

回复 5楼 tcmagic 的帖子

回复 9楼 A_P 的帖子

赞赏

不要局限在分辨率上讨论这个问题

赞赏

回复 14楼 xiaoxif 的帖子

回复 14楼 xiaoxif 的帖子

回复 13楼 aiwenzx 的帖子

赞赏

回复 18楼 xiaoxif 的帖子

荣誉会员勋章

搭建一个精密传动测试平台，请各位不吝赐教，不胜感激 [复制链接]

最新回复

赞赏

回复 沙发 tcmagic 的帖子

回复 沙发 tcmagic 的帖子

赞赏

回复 楼主 x.ke 的帖子

赞赏

回复 6楼 gaoxiao 的帖子

赞赏

赞赏

回复 5楼 tcmagic 的帖子

回复 9楼 A_P 的帖子

赞赏

不要局限在分辨率上讨论这个问题

赞赏

回复 14楼 xiaoxif 的帖子

回复 14楼 xiaoxif 的帖子

回复 13楼 aiwenzx 的帖子

赞赏

回复 18楼 xiaoxif 的帖子

荣誉会员勋章

回复沙发 tcmagic 的帖子

回复沙发 tcmagic 的帖子

回复楼主 x.ke 的帖子