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國內激光對中儀的研發情況概述

日期：2025-12-16 18:09

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摘要：

The Study and Design of Laser Alignment Instrument 國內激光對中儀的研發情況概述國內激光對中儀的研發情況概述國內激光對中儀的研發情況概述國內激光對中儀的研發情況概述國內激光對中儀的研發情況概述

中文摘要:在需要主動軸帶動從動軸旋轉的大型、貴重機械設備中,檢測兩軸的中心線是否重合(即對中度)是動力機械等裝配工作中十分重要的一步。如果對中良好,機器損壞將減少,突發故障得到防止及維修時間得到減少。經驗證明,對中不準將造成機械損壞,嚴重的將會危害操作人員生命**。在兩軸對中測量領域中,目前國外有多種高技術、高精度的光測量儀器,如德國普魯夫激光對中儀,瑞典FIXTURLASER激光對中儀等。本課題是由美國派利斯(北京)有限公司根據國內無該產品,而實際工業又急需的情況下,與北京工業大學合作建立激光對中儀研發項目的。激光對中儀是目前較為理想的精密對中測量儀器,它與回轉軸相連接的是小巧而**的半導體激光器(LD)和分辨率為6的光電半導體位置探測器(PSD)。它的核心算法和人機交互功能由單片機系統完成。本論文在研發激光對中儀基礎上完成。首先介紹半導體激光發生器產生激光的機理,然后根據激光的特性,研究了激光在測量中的不變量——能量中心。再研究了光接收器件位置敏感探測器PSD探測機理和后續處理電路。依此機理,通過將激光束看成理想的直線,利用幾何對稱性,研究并建立雙光束LD/PSD 激光對

機械軸對中是動力機械裝配工作中十分重要的一步,它是減少機器損壞,防止和排除突發故障及減少維修時間必不可少的重要環節。據美國TEXAS州Monsanto 化工公司的有關報道稱,在所有的振動事故中,有60%是由機械軸不對中引起的。激光對中儀的主要功能便是解決動力機械安裝和檢修調配中的機械軸對中問題。本文設計了一種雙光束雙探測器激光對中儀的結構,討論了其的進行軸系對中檢測的多種測量方法,測量方式多樣,能在各種條件下進行對中測量,并且具備解決軟地腳效應和溫度效應的方法。基于此激光對中儀的結構特點,拓展了它的測量功能,討論了用其進行軸系校準、直線度、平面度和平面傾角測量的原理和方法。為了驗證設計的正確性,制作了簡易的激光對中儀裝置,分別對各種測量功能進行實際的測量,使用數字示波器將采集到的數據輸入計算機,用所編制的相應的數據處理Mathematica和C程序計算出測量結果。通過對測量結果的分析,討論了各種測量的誤差以及造成誤差的原因,且對測量結果的分析也表明了設計的正確性。

目錄:

摘要	4-5
Abstract	5
第1章緒論	9-15
1.1 課題背景	9-11
1.1.1對中在實際生產中的用途廣泛	9
1.1.2傳統的對中方法耗時低效	9-10
1.1.3激光對中儀的技術	10-11
1.2 激光對中儀發展的歷程、現狀	11-12
1.2.1國際激光對中儀發展現狀	11-12
1.2.2國內激光對中儀發展現狀	12
1.3 課題的提出	12-13
1.4 課題研究的目的和意義	13
1.5 主要的工作	13-15
第2章半導體激光器技術	15-29
2.1 半導體激光器簡介	15-22
2.1.1 半導體激光器簡介	15
2.1.2半導體激光器的發展階段	15-19
2.1.3 半導體激光器的應用	19-21
2.1.4半導體激光器的發展趨勢	21-22
2.2 半導體激光器原理	22-25
2.2.1 粒子數反轉	22-24
2.2.2 共振腔及光量子放大	24
2.2.3 閾值電流密度	24-25
2.3 光在測量中的不變量——能量中心	25-27
2.4 本章小結	27-29
第3章基于光電子技術的位敏傳感器	29-57
3.1 PSD 位敏傳感器介紹	29-34
3.1.1 PSD的分類與現狀	29-33
3.1.2 PSD 研究展望	33
3.1.3 PSD 的優點	33-34
3.2 PSD 位敏傳感器結構及原理	34-39
3.2.1 一維 PSD結構及原理	34-35
3.2.2 二維 PSD結構及原理	35-36
3.2.3枕型二維位置敏感探測器的設計原理	36-38
3.2.4 實驗用 PSD主要指標	38-39
3.3 PSD 位敏傳感器后續處理電路	39-48
3.3.1 WG200信號處理器原理及分析	39-47
3.3.2改進后放大電路原理圖及分析	47-48
3.4 實驗用PSD 性能分析	48-55
3.4.1 PSD 的X、Y軸方向線性度測試	48-51
3.4.2激光器不同光強對X、Y 軸單點影響	51-53
3.4.3 不同背景光對PSD的X、Y 軸單點精度的影響	53-55
3.5 本章小結	55-57
第4章雙光束LD/PSD 數學模型	57-65
4.1 問題的提出	57-58
4.2 機械裝置的設計	58
4.3 雙光束 LD/PSD 數學模型的建立	58-64
4.3.1 三個坐標系的建立	58-60
4.3.2 兩個中心坐標的計算	60-62
4.3.3從動軸前后腳挪動距離的計算	62-64
4.4 雙光束 LD/PSD 數學模型優點	64
4.5 本章小結	64-65
第5章 C8051F020 單片機電路	65-77
5.1 C8051F 系列單片機簡介	65-66
5.2 Cygnal C8051F020 單片機片內資源和特點	66-67
5.2.1 F020 片內資源	66-67
5.2.2 F020 主要特點	67
5.3 C8051F020 中A/D 轉換	67-73
5.3.1 ADC的精度與通道	68-69
5.3.2 ADC的速率與啟動	69
5.3.3 ADC的基準與增益	69-70
5.3.4 ADC的數據與控制	70
5.3.5激光對中儀的模數轉換硬件連接	70-71
5.3.6 ADC的激光對中儀程序	71-73
5.4 C8051F020DK 開發工具	73-75
5.4.1C8051F020DK 開發工具簡介	73
5.4.2C8051F020DK 開發工具軟、硬件設計	73-75
5.5 鍵盤原理及其硬件連接	75
5.6 本章小結	75-77
第6章液晶顯示模塊軟、硬件設計	77-91
6.1 液晶顯示模塊簡介及選型	77-78
6.2 帶字庫 LCM128645ZK 模塊的基本參數	78-80
6.2.1 外型及點陣尺寸圖	78-79
6.2.2 電性能參數	79-80
6.2.3LCM128645ZK 引腳說明	80
6.3 LCM128645ZK 模塊硬件設計	80-82
6.4 LCM128645ZK 模塊的指令分析和指令集	82-86
6.4.1 指令分析	82-84
6.4.2 基本指令集	84-85
6.4.3 擴充指令集	85-86
6.5 激光對中儀顯示軟件設計	86-90
6.5.1 接口定義	86
6.5.2關于液晶顯示的幾個子程序	86-87
6.5.3并行方式上電初始化程序分析	87-88
6.5.4激光對中儀顯示模塊軟件程序分析

作者：北京工業大學王智群   導師：何士雅

美國派利斯(北京)有限公司公司介紹：

美國派利斯TM有限公司( ProvibTech, Inc.)位于石化基地休斯敦市(Houston, Texas)。
是專業從事旋轉機械振動保護和狀態監測的跨國公司。
    美國派利斯有限公司得到美國的振動保護及狀態監測權威機構——美國振動協會的認可，成為該協會的會員之一。同時將業務拓及工業控制產品、工程項目承包設計等領域。
    美國派利斯TM有限公司的產品分為四大類：振動保護、狀態監測、機組運行管理和檢修工具。派利斯公司有能力為客戶提供***的產品、*高質量的服務。
    面對中國潛力強勁的市場環境和成熟的用戶群體，美國派利斯TM公司加大了在華分公司的投入，相繼成立上海、沈陽、西安、武漢、成都、廣州等十余個辦事處，為用戶提供及時滿意的服務。
    派利斯公司產品現已廣泛應用于石化、電力、冶金、建材、制氧、污水處理等行業。

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