基于LabVIEW的静重式力标准机控制系统设计

针对50吨静重式力标准机,设计全自动控制系统。该控制系统主要由工控机(上位机)、伺服控制器(下位机)、伺服执行机构、位置限制开关、力传感器二次仪表以及打印机等组成。其中上位机基于LabVIEW平台进行软件开发,下位机基于安川控制器自带软件MPE720进行软件开发。这种上、下位机的控制方式不仅增加了整个控制系统的可靠性,在软件开发方面还集中LabVIEW图形界面交互友好与利用下位机自带软件直接控制伺服执行机构的优点。该控制系统已经投入使用,整体性能表现良好,尤其是友好的人机交互界面受到操作人员的好评。     

微小型救援机械手控制系统设计

通过研究分析微小型救援机械手的工作原理和救援要求,设计了微小型救援机械手的控制系统;基于PC机为上位机、ATmega16单片机为下位机,设计了控制系统硬件电路,利用无线传输模块进行指令传输、图像信息和关节角度反馈;采用模糊PID控制算法对输出信号进行处理,使关节运动平滑稳定,同时提高了电机转角精度,降低了系统误差,提高救援效率;基于VC++语言,开发了上位机机械手控制界面,并能够通过上位机界面遥控操作机械手动作;仿真实验表明,该系统响应速度t＜1 s、稳态误差δ≤0.4°,有良好的动态性能。     

光电经纬仪电控系统数据在线调试分析研究

针对光电经纬仪嵌入式电控系统便携式调试的要求,设计了一套在线调试分析系统,上位机采用ATEML公司的哈佛处理器TSC21020-20MB为核心实现嵌入式的MCU控制系统,下位机由美国Silicon Laboratories公司的新一代具有USB2.0接口的C8051F340(简称F340)单片机和普通便携式计算机(简称PC)上运行的GUI程序组成在线调试分析系统。通过下位机在线或事后数据分析,实现了参数整定,协助上位机,进而实现对运动目标的监测、搜索与捕获、精确定向和稳定跟踪。为解决调试问题提供了一种全新的思路和新颖的方法。     

光电窥膛自控系统

提出一种用于炮膛疵病损伤检测的光电窥膛自控系统。该系统由上位机和下位机子系统组成。上位机子系统为计算机主控单元 ,下位机子系统以单片机为核心。上、下位机子系统通过串行口进行通信 ,由上位机产生驱动摄像单元步进电机的控制信号 ,经过单片机处理 ,实现对步进电机的控制 ,从而使光电窥膛头完成前进、前进预置、后退、旋转、侧视特写、前视搜索等多种功能 ,并实现对膛内疵病的高精度测量和定位     

智能写字机器人设计

设计了一种两自由度写字机器人,可以很方便地完成在平面上的书写绘画任务。可以把在计算机输入的文字通过控制算法和硬件电路用步进电机带动写字笔在纸面自动地描写出来。上位机选用计算机作为主机,采用Arduino系统作为从机。在计算机上将输入的文字转换成坐标形式的G代码,在通过串口发送给下位机控制器,下位机控制器采用直线插补和圆弧形插补算法,输出控制脉冲和方向电平控制步进电机前进或者后退。步进电机是由脉冲控制的,每发来一个脉冲就前进一步,实现了对距离的精确控制。本设计可以拓展一轴,加入Z轴理论上可以实现3D打印功能,把写字笔换成雕刻刀或者是激光头可以雕刻立体作品,拓展功能丰富。     

基于反馈式可定位云台控制系统设计与实现

摘要：针对原值监测对样品应具备准确定位监测及信息可控的要求,在云台中建立了偏转角度检测装置,采集云台偏转角度脉冲信息并反馈到解码器中,对脉冲信号通过建立偏转角度计算公式处理云台偏转角度信息,并反馈给上位机,从而在上位机操作台、解码器、云台三者间形成了反馈式可定位云台控制系统。实践表明,通过这种反馈式偏转角数据的引入,上位机随时根据下位机反馈的云台偏转角数据实时监控云台工作状态,实现操作台对云台的精确控制,从而提高云台的易操作性和智能化水平。     

激光光栅和反射镜姿态调节的高精度开环控制

为了提高高功率激光物理实验中激光束的精密对准度,提出了一种对激光光栅和反射镜姿态进行可视化、高精度调节的开环控制系统。该系统设计为由上位机、下位机和角位移微调机构等部分组成。从应用层通信协议、HostLink(Fins)协议和三维姿态模拟等方面介绍了上位机监控软件的设计;从步进电机驱动器复用、PLC电机断电相位记忆和下位机梯形图程序框图等方面讨论了下位机PLC控制系统设计;分析了角位移微调机构中通过把丝杆螺母的直线微位移转换为角度微位移来达到高精度转角分辨率的实现原理;并用实验数据验证了实际转角分辨率达到高精度设计要求。结果表明这种开环控制系统能够很好的实现对激光光栅和反射镜转角的高精度调节控制,对其他类似实验设备的高精度角度调整也具有借鉴意义。     

太赫兹自由电子激光波荡器的设计、测量与优化

波荡器电子轨迹中心偏移和磁场误差对CTFEL装置性能影响很大,通过前期设计和后期测量与优化将其限制在指标要求范围内。在前期设计中尽量避免引入全局性的系统误差：磁结构具有平面反对称结构,保证电子轨迹中心和波荡器磁轴重合;磁结构端部的特殊设计减弱了间隙对出口磁场二次积分的影响;机械系统的大梁和立柱具有良好的刚性,闭环控制系统保证了高的波荡器间隙控制精度,这些措施降低了间隙不一致引入的磁场误差。在后期测量与优化中削弱了磁场的残存全局系统误差和局部随机误差：利用磁场点测台测量了波荡器磁场的纵向和横向分布,通过调节标准单元组件位置对磁场进行了垫补和优化,优化后电子轨迹中心偏移、峰峰值误差、相位误差、好场区及其误差均满足指标要求。     

基于安柏AT810数字电桥的杨氏模量的测定

引入了电桥法测量杨氏模量,用自制平行板电容器对传统的实验装置进行改进,用电容的变化来表征微小位移的变化,使用数字电桥测量仪作为信号采集下位机、PC机作为上位机并使用MATLAB作为信号处理软件,减小了人工测量等因素所产生的误差,由此给出了一种测量杨氏模量更精确的方法。     

基于TCP/IP协议的测控系统的开发

为实现复杂工业现场下的设备测试,本文介绍了一种基于TCP/IP协议的测控系统,该系统采用客户机/服务器模型。测控系统的中央控制计算机与子测控系统的下位机间为“一对多”通讯,中央控制计算机作为服务器,子测控系统的下位机作为客户机;子测控系统的上位机与下位机之间采用“一对一”网络通讯,子测控系统的下位机作为服务器,上位机作为客户机。中央控制计算机采用LabView开发,子测控系统的上位机与下位机采用Visual C+ 6.0开发。最终实现了测控系统的TCP/IP通讯,完成了复杂工业现场下的测试工作。     

水冷壁磨损检测机器人控制系统的设计与研究

设计以磁吸附履带式爬壁检测机器人为载体,采用上下位机相结合的控制系统。提出了一种下位机基于STM32单片机的爬壁机器人控制系统的设计方案,配备超声波无损检测技术和其他传感器,用于实现流化床锅炉水冷壁磨损检测机器人的运动控制、管壁检测数据采集,并且基于Visual Studio 2010平台创建人机交互界面,实现与下位机的数据传输以及后续数据处理。实验证明,该设计自动化程度高,运动稳定可靠,上下位机能实时通讯,有效提高检测效率,具有较高的智能化水平。     

翻转线圈系统在波荡器积分场测量中的应用

 为了更有效地测量用于上海同步辐射光源波荡器的积分场误差,在已有的伸展线磁测系统的基础上研制了一套翻转线圈磁测系统,该系统的运动控制、数据采集和数据分析处理均可自动完成。在利用这套磁测系统测量3.4×10^-6 T·m磁场积分时获得高于1×10^-6 T·m的测量精度,初步的实验结果表明这套波荡器积分磁场测量系统具有测量精度好、速度快的特点,与已有的伸展线磁测系统、平移线圈磁测系统和霍尔点测系统相比,它更适合于测量波荡器的一、二次场积分和多极场分量。     

System for controllable magnetic measurement with direct field determination

This work describes a specially designed setup for magnetic hysteresis and Barkhausen noise measurements. The setup combines two main elements: an improved fast algorithm to control the waveform of magnetic induction and simultaneous direct determination of the magnetic field. The digital feedback algorithm uses only the previous measurement cycle to correct the magnetization voltage without any additional correlation parameter; it usually converges after several tens of cycles. The magnetic field is measured at the sample surface using a vertically mounted array of sensitive Hall sensors. Linear extrapolation of the tangential field profile to the sample surface determines the true waveform of the magnetic field. This unique combination of physically based control for both parameters of the magnetization process provides stable and reliable results, which are independent of a specified experimental configuration. This is illustrated for the industrially attractive measurements of non-oriented electrical steels with a 50 Hz sinusoidal induction waveform.     

测试生物样品的ESR成像系统

本文介绍建造一个利用电子自旋共振信息获得生物体断层图像的系统。系统的微波频率安排在L波段,并用单匝平面线圈代替谐振腔,从而有效地减小了微波对生物体的热效应和方便地获得样品的断层信息。系统中用计算机控制磁场扫描,并同步地完成ESR信号的数据采集。通过多次扫描、采集数据、叠加和平均,提高了系统从噪声中检测微弱信号的能力。最后采用卷积滤波反投影重建法获得样品的断层图像,本系统具有价廉和容易构建的特点。     

超导磁共振主磁体励磁测控系统设计与开发

医用超导磁共振主磁体在励磁过程中出现的交流损耗和传导漏热等情况,是超导磁体失超的根本原因;为了控制和保证励磁过程的稳定性、可靠性和安全性,开发和完善励磁的测控系统就显得格外重要;设计并开发了基于LabVIEW平台的超导磁共振主磁体励磁测控系统;系统数据通过在虚拟仪器平台上调用动态链接库文件(DLL),控制泰克公司KE2700系列集成式采集卡采集得到;传感器选择根据相应功能需要配置;操作台仪器控制、数据采集程序和人机界面由LabVIEW编写;搭配保护电路,保护超导线圈,降低失超损失;实现数据采集、参数控制、失超保护、匀场测试等功能。系统满足设计开发目的,平台搭建稳定可靠;功能相对完善,具体操作简易,交互界面友好,后期修改和功能扩展灵活;经工程实际运行测试验证,提高了研究和工作效率,达到设计要求,有实际应用价值。     

Time-resolved measurement technique for pulsed electron beam envelope basing on framing and streaking principle

The time-resolved electron beam envelope parameters, including cross sectional distribution and beam centroid position, are very important for the study of beam transmission characteristics in a magnetic field and for verifying the rationality of the magnetic field parameters employed. One kind of high time-resolved beam envelope measurement system has recently been developed, constituted of a high-speed framing camera and a streak camera.It can obtain three panoramic images of the beam and time continuous information along the given beam profile simultaneously. Recently obtained data has proved that several fast vibrations of the beam envelope along the diameter direction occur during the front and the tail parts of the electron beam. The vibration period is several nanoseconds. The effect of magnetic field on the electron beam is also observed and verified. Beam debugging experiments have proved that the existing beam transmission design is reasonable and viable. This beam envelope measurement system will establish a good foundation for beam physics research.     

高场水冷磁体上的高精度热电测量装置

拓扑材料是凝聚态物理近些年的一个重要研究领域.在对拓扑材料的研究中,利用较强的磁场可以观测到高度局域电子态中出现的新奇量子态与物理效应.热电效应是指受热材料中的载流子随着温度梯度由高温区往低温区移动时,所产生的电荷堆积的一种现象.热电效应是探究强磁场下拓扑材料反常物性的一种非常有效的手段.然而关于拓扑材料热电效应在强磁场下的研究较少,这主要是因为水冷磁体上缺乏热电效应的相关表征手段.本文针对水冷磁体在工作时机械振动很强且变场速率快的特点,改进了传统的热电测量装置,实现了在水冷磁体中32 T磁场下高精度的热电测量.通过对拓扑材料ZrTe₅和ZrSiSe的热电效应进行测量,验证了该装置的有效性.     

基于计算机视觉的非朗伯表面三维重构

基于计算机视觉的三维重构方法已经广泛应用在各行各业中。目前的三维重构研究主要针对不透明的朗伯表面,且已经比较成熟,但对非朗伯表面仍然面临诸多问题。而实际场景中的物体表面大多是非朗伯表面,因而,随着实际应用的推广,非朗伯表面的三维重构问题在计算机视觉领域越来越受到关注。虽然本现状研究不能完全涵盖针对非朗伯表面三维重构的所有方法,但它包涵了三维重构每个步骤中的各种典型方法。文中按照图像获取过程中的照明方式和重构原理对现有方法进行了分类,并逐类进行了介绍。由于不存在公共测试网络平台和带有标准视差的非朗伯表面立体图像集,因而,很难对各种算法的计算效率和匹配质量进行比较,文中主要对非朗伯表面的现有三维重构方法的原理、特点、适用范围和最新研究方向进行了介绍,对非朗伯表面三维重构的现有问题和发展前景进行了讨论。