基于嵌入式的便携式现场动平衡测量装置研究及应用

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作者 王馨皞 张从鹏 《现代信息科技》 2024年第21期158-162,168,共6页

文章对常见的软支撑卧式动平衡机的振动信号进行了深入研究,基于嵌入式系统并结合高效能的数字信号处理优化函数,设计了一款便携式动平衡机测量装置。以STM32F407微处理器作为主芯片,通过ARM公司的标准化软件接口,完成对振动信号的波形... 文章对常见的软支撑卧式动平衡机的振动信号进行了深入研究,基于嵌入式系统并结合高效能的数字信号处理优化函数,设计了一款便携式动平衡机测量装置。以STM32F407微处理器作为主芯片,通过ARM公司的标准化软件接口,完成对振动信号的波形解析,最终将结果用小体积的LCD液晶屏来显示。经在实际工厂测试验证,系统运行稳定,可用于现场动平衡测试,测量精度符合行业标准。 展开更多

关键词 嵌入式技术 数字信号处理 动平衡机

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特定场景下的电动轮椅自主跟随与避障系统 被引量：1

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作者 张健如 张从鹏 +1 位作者 曾顺 杨正富 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第5期62-66,共5页

面向老年和残障人群出行需求,本文在自主研发的轮椅基础上,提出了一种具有补偿机制的电动轮椅自主跟随与避障双层结构控制系统。外层采用最小二乘优化的三边定位算法实现定位。当跟随信号消失后,引入补偿目标点,实现对电动轮椅跟随速度... 面向老年和残障人群出行需求,本文在自主研发的轮椅基础上,提出了一种具有补偿机制的电动轮椅自主跟随与避障双层结构控制系统。外层采用最小二乘优化的三边定位算法实现定位。当跟随信号消失后,引入补偿目标点,实现对电动轮椅跟随速度大小的控制。内层利用模糊控制算法实现多传感器信息融合,有效解决了电动轮椅跟随与避障过程中的方向控制问题。基于开发的电动轮椅控制器完成了多种跟随和避障测试实验。实验结果表明:在跟随速度1.3 m/s,跟随距离2~2.5 m的基础上,电动轮椅能够实现平滑地速度控制并跟随目标。在最大1.6 m/s行驶速度下,电动轮椅能够对可能发生碰撞的移动障碍物实现急停,安全距离大于0.2 m,保证了在移动跟随中的安全性要求。 展开更多

关键词 自主跟随 避障 模糊控制 嵌入式控制器 补偿机制

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法兰端面防松片焊点疲劳寿命及分布优化研究

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作者 徐明刚 王振 +2 位作者 张从鹏 管生智 刘祖煌 《电焊机》 2024年第7期93-99,共7页

关于法兰端面防松片焊点疲劳寿命与焊点布置问题,如果根据焊接标准对工件焊点布置方案进行设计,可能会导致工件材料的性能得不到完全发挥,若在一些危险区域的焊点过少,则会导致焊接失败,焊点过多则会导致材料性能的破坏,焊接成本增加。... 关于法兰端面防松片焊点疲劳寿命与焊点布置问题,如果根据焊接标准对工件焊点布置方案进行设计,可能会导致工件材料的性能得不到完全发挥,若在一些危险区域的焊点过少,则会导致焊接失败,焊点过多则会导致材料性能的破坏,焊接成本增加。因此,根据防松片焊点疲劳寿命与个数之间的关系,对防松片焊点布置方案进行了优化设计,提高法兰端面防松片焊点疲劳寿命性能。首先,对法兰端面防松片焊点布置方案进行了设计;其次,基于ANSYS建立了防松片焊接有限元模型,通过对焊接过程中热流密度分布的分析,采用高斯热源模型作为防松片焊接模型热源;通过对防松片焊点模型分析求解出了法兰端面防松片不同焊点布置方案的最大应变;最后,建立了焊点疲劳寿命预测模型,根据应变进行疲劳寿命预测并进行求解,求解出不同分布方案下焊点的疲劳寿命,并对数据进行高斯曲线拟合建立优化函数关系,通过拟合优化结果表明当防松片内圈焊点24个、外圈焊点30个同时作用在防松片上时,其焊点疲劳寿命能够得到较好的保持。 展开更多

关键词 电阻点焊 焊点疲劳寿命 焊点分布优化 高斯曲线拟合

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面向灌区调水工程的远程自动计量闸门研究 被引量：24

4

作者 张从鹏 罗学科 +2 位作者 李玏一 毛潭 岳向泉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期172-177,275,共7页

设计了一种基于远程无线通信技术的灌区动态调水系统,由安装于各级渠道上的自动计量闸门集群和运行于调度中心的远程调水控制系统组成。利用明渠测流理论和传感测量技术,实现了闸门的计量功能;对称双轮双向卷拉驱动机构和中空蜂窝闸板... 设计了一种基于远程无线通信技术的灌区动态调水系统,由安装于各级渠道上的自动计量闸门集群和运行于调度中心的远程调水控制系统组成。利用明渠测流理论和传感测量技术,实现了闸门的计量功能;对称双轮双向卷拉驱动机构和中空蜂窝闸板结构设计,提高了闸门启闭运动的可靠性和闸门运行能效;开发了基于ARM的闸门终端控制器,实现了闸门终端的智能控制和无线远程通讯,多种闸门工作模式可满足不同的应用需求;设计了太阳能供电与电源管理系统,解决了闸门野外工作的供电问题;开发了远程动态调水控制的应用软件包,实现了对闸门的远程监控与联动调水。实验表明,闸门终端环境适应性强,性能稳定,动态水位误差小于5 mm,闸门定位误差小于1 mm,自由流的测流误差小于4.6%,淹没流测流误差小于8.3%,可满足各类自动调水工程应用。 展开更多

关键词 自动计量闸门 远程动态调水 明渠测流 远程无线控制

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基于ARM的远程自动控制计量闸门控制系统 被引量：10

5

作者 张从鹏 岳向泉 +1 位作者 罗学科 毛潭 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2014年第2期57-58,79,共3页

介绍了一种远程自动控制计量闸门控制系统,设计了基于ARM的主控与存储电路、GPRS模块、LCD模块、太阳能供电系统及电压转换模块、数据采集接口、电机与限位开关接口电路、图像采集模块等的硬件平台,开发了闸门终端和控制中心应用软件,... 介绍了一种远程自动控制计量闸门控制系统,设计了基于ARM的主控与存储电路、GPRS模块、LCD模块、太阳能供电系统及电压转换模块、数据采集接口、电机与限位开关接口电路、图像采集模块等的硬件平台,开发了闸门终端和控制中心应用软件,在不同灌区进行了闸门应用试验。试验结果表明:开发的远程自动控制与测流计量的一体化闸门控制系统运行稳定,测流精度高,操作简单,水情适应性强,可以满足灌区信息化建设的要求。 展开更多

关键词 ARM处理器 计量闸门 远程控制 GPRS模块

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基于STM32的串口服务器系统开发 被引量：24

6

作者 张从鹏 赵康康 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第1期73-75,共3页

基于Cortex ARM处理器STM32开发了一种串口服务器系统。分析了串口服务器的主要构成及工作原理,提出了采用主控芯片控制以太网控制芯片W5200的解决方案;设计了系统的具体硬件电路;完成了串口服务器的程序设计,可选择TCP Server、TCP Cli... 基于Cortex ARM处理器STM32开发了一种串口服务器系统。分析了串口服务器的主要构成及工作原理,提出了采用主控芯片控制以太网控制芯片W5200的解决方案;设计了系统的具体硬件电路;完成了串口服务器的程序设计,可选择TCP Server、TCP Client和UDP等工作方式;基于C#.Net技术,开发了上位机参数设置工具软件。经实验测试,不同波特率下均无丢包现象,串口波特率最高支持256000bps,稳定可靠。该串口服务器已成功应用于灌区闸门以太网方式组网,实现远程调水控制。 展开更多

关键词 STM32 串口服务器 W5200 以太网

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基于STM32的高精度多圈绝对角度传感器 被引量：7

7

作者 张从鹏 徐兵 徐宏海 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2014年第12期13-14,28,共3页

文中介绍了一种基于STM32微控制器的多圈绝对角度传感器,首先分析了磁敏感芯片MLX90316的角度采集原理及输出信号接口,设计了RS485输出型角度传感器的信号采集电路、电源电路、数据通信电路等模块;在硬件系统的基础上开发了传感器的智... 文中介绍了一种基于STM32微控制器的多圈绝对角度传感器,首先分析了磁敏感芯片MLX90316的角度采集原理及输出信号接口,设计了RS485输出型角度传感器的信号采集电路、电源电路、数据通信电路等模块;在硬件系统的基础上开发了传感器的智能化软件,具有单圈14位角度分辨率,测量总圈数不受限制,具有掉电位置记忆功能。搭建了传感器性能测试实验系统,实验结果表明:多圈角度传感器的独立线性精度达到0.039%,测量精度达到0.02°,可以满足工业角位置测量的需求。 展开更多

关键词 STM32 MLX90316 多圈 角度测量

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直线电机气浮精密定位平台设计与控制 被引量：13

8

作者 张从鹏 刘强 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期224-228,共5页

为了掌握光刻机工件台的设计和控制技术,建立了双边直线电机驱动的H型气浮精密定位平台,对该精密定位系统的气浮导轨设计方法、双边直线电机同步运动控制等关键技术进行了研究.利用有限元计算方法分析设计了气浮导轨,采用预加载技术提... 为了掌握光刻机工件台的设计和控制技术,建立了双边直线电机驱动的H型气浮精密定位平台,对该精密定位系统的气浮导轨设计方法、双边直线电机同步运动控制等关键技术进行了研究.利用有限元计算方法分析设计了气浮导轨,采用预加载技术提高气浮导轨的承载能力和刚度.实验结果表明:气浮导轨具有较高的承载能力和刚度,X和Y导轨的竖直方向静刚度为276.9N/μm和333.3N/μm.H型工作台的双边直线电机需要高精度的同步运动控制,传统的串、并联同步控制不能满足精度要求,设计了基于同步速度偏差的改进型并联结构同步控制器,采用模糊控制实现PID参数的自适应整定.实验表明:采用改进的控制器将速度同步精度提高了3倍多,适合于具有强机械耦合的多电机同步运动控制.H直线电机气浮定位平台具有承载能力强(40 kg)、精度高(<2μm)的优点,可用于精密工程领域. 展开更多

关键词 直线电机 H型运动平台 同步控制 气浮导轨 预加载

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直线电机定位平台的摩擦建模与补偿 被引量：11

9

作者 张从鹏 刘强 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期47-50,共4页

介绍了一种由双边直线电机驱动的H型精密定位平台,为了减小运动平台的速度跟随误差和定位误差,研究了该精密定位系统的摩擦建模和补偿问题.由于工作台的滑块在导轨的不同位置表现出不同的摩擦特性,为改善补偿效果,提出了一种基于经典Str... 介绍了一种由双边直线电机驱动的H型精密定位平台,为了减小运动平台的速度跟随误差和定位误差,研究了该精密定位系统的摩擦建模和补偿问题.由于工作台的滑块在导轨的不同位置表现出不同的摩擦特性,为改善补偿效果,提出了一种基于经典Stribeck摩擦力模型和工作台运动副位置参数的摩擦建模新方法,通过实验和回归的方法辨识出了工作台双边导轨的改进型Stribeck摩擦模型.基于建立的摩擦模型,采用前馈技术进行摩擦力补偿控制.实验结果表明,基于模型的摩擦补偿提高了系统的控制性能;改进型Stribeck摩擦模型比传统Stribeck摩擦模型有更好的补偿效果,适合具有大行程工作台的摩擦建模与补偿. 展开更多

关键词 直线电机 摩擦建模 摩擦力补偿 运动平台

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基于EtherCAT技术的多轴运动控制系统 被引量：6

10

作者 张从鹏 赵康康 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第1期115-118,122,共5页

以EtherCAT通信技术为基础,设计了一种基于ARM和FPGA双核的EtherCAT总线式多轴运动控制系统。提出了STM32作为系统管理芯片,通过SPI通信控制ET1200从站控制芯片实现EtherCAT总线从站通信功能的解决方案;并采用FPGA作为协处理器,完成运... 以EtherCAT通信技术为基础,设计了一种基于ARM和FPGA双核的EtherCAT总线式多轴运动控制系统。提出了STM32作为系统管理芯片,通过SPI通信控制ET1200从站控制芯片实现EtherCAT总线从站通信功能的解决方案;并采用FPGA作为协处理器,完成运动控制算法的实现和执行。完成了运动控制系统的硬件电路设计和软件开发,并制作了样机。经试验测试,实现了EtherCAT总线通信功能,采用TwinCAT完成了闭环运动控制,并且可以独立工作实现运动规划,满足工业控制工程中的应用要求。 展开更多

关键词 ETHER CAT 多轴 STM32 运动控制 FPGA 插补算法 TWIN CAT

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基于静压气浮导轨的直线电机高性能工作台的研制 被引量：13

11

作者 张从鹏 刘强 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2006年第10期1212-1216,共5页

精密定位技术是精密工程领域的关键技术,由直线电机驱动的气浮直线导轨工作台在超精密运动领域得到广泛应用。本文介绍了静压气浮导轨的设计方法,开发了止推气浮轴承设计软件;为了提高气浮导轨的承载能力和刚度,总结提出了几种适用于不... 精密定位技术是精密工程领域的关键技术,由直线电机驱动的气浮直线导轨工作台在超精密运动领域得到广泛应用。本文介绍了静压气浮导轨的设计方法,开发了止推气浮轴承设计软件;为了提高气浮导轨的承载能力和刚度,总结提出了几种适用于不同结构气浮导轨的预加载技术;运用气浮轴承设计系统和适合的预加载技术,研制了能满足大惯量、高速度、高精度要求的H型直线电机气浮工作台。 展开更多

关键词 气浮导轨 预加载 精密定位

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基于DSC和FPGA的运动控制卡设计 被引量：7

12

作者 张从鹏 刘同 赵康康 《机床与液压》 北大核心 2016年第2期156-158,共3页

针对四轴运动控制卡进行研究,设计了一种基于数字信号控制器DSC和FPGA双核架构的四轴数字量和模拟量运动控制卡;开发了数字脉冲输出模块、模拟量模块、标志位模块、编码器接收模块及接口电路等硬件;基于开发的硬件系统,实现了运动控制... 针对四轴运动控制卡进行研究,设计了一种基于数字信号控制器DSC和FPGA双核架构的四轴数字量和模拟量运动控制卡;开发了数字脉冲输出模块、模拟量模块、标志位模块、编码器接收模块及接口电路等硬件;基于开发的硬件系统,实现了运动控制粗精两级插补算法,粗插补采用数据采样算法,精插补采用数字积分法,完成了控制卡软硬件调试。实验结果表明:控制卡实现了步进电机和伺服电机的多轴精确位置控制,性能稳定,可以满足多数工业场合应用。 展开更多

关键词 四轴运动控制卡 DSC FPGA 插补算法

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基于ARM9的地下水位远程监测仪的设计 被引量：8

13

作者 张从鹏 贺慧蕾 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第4期102-104,共3页

地下水是一项重要的水资源,对其水位的准确监测是对地下水资源进行评价和开发利用的基础依据,基于ARM嵌入式系统,采用高精度A/D转换芯片ADS1100,GPRS模块设计了一种精度高、数据传输距离远、易组网的地下水位远程监测仪。实验结果表明:... 地下水是一项重要的水资源,对其水位的准确监测是对地下水资源进行评价和开发利用的基础依据,基于ARM嵌入式系统,采用高精度A/D转换芯片ADS1100,GPRS模块设计了一种精度高、数据传输距离远、易组网的地下水位远程监测仪。实验结果表明:本系统信号采集精度高,数据传输可靠,可用于地下水位的远程实时监测。 展开更多

关键词 ARM微处理器 地下水位 远程监测

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基于Harris角点的矩形检测 被引量：36

14

作者 张从鹏 魏学光 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2259-2266,共8页

为了快速精确地对矩形进行识别和检测,开发了一套图像采集系统,并提出了基于改进的Harris角点检测法的快速矩形识别算法。首先,只针对多种角点中的L型角点进行快速检测,并通过亚像素级后处理提高角点的位置精度。然后,根据得到的高精度... 为了快速精确地对矩形进行识别和检测,开发了一套图像采集系统,并提出了基于改进的Harris角点检测法的快速矩形识别算法。首先,只针对多种角点中的L型角点进行快速检测,并通过亚像素级后处理提高角点的位置精度。然后,根据得到的高精度角点位置信息,任意组合角点并遴选相互平行且长度相等的直线段组,从而匹配出相互垂直且四个角点重合的平行直线段;将其作为矩形的四条边,进而循环识别出图像中所有的矩形元素。提出了伪矩形图形元素的甄别判据,以提高算法的精确度和可靠性。实验结果表明:分别用基于Harris角点和基于Hough变换的矩形检测算法处理同一图片时,前者的运算速度为后者的9.5倍;其图像识别精度能达到亚像素级,最大误差为0.4pixel。该算法满足工业应用中高实时性、高精度的要求,并且稳定性好,抗干扰能力强。 展开更多

关键词 计算机视觉 矩形检测 角点检测 图像处理

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面向曲轴轴肩的高效视觉检测系统开发 被引量：3

15

作者 张从鹏 侯波 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2017年第3期122-125,共4页

为了解决曲轴轴肩部位加工质量检测过程耗时长、效率低的问题,面向实际应用,开发了一种基于视觉的曲轴轴肩加工质量高效检测方法与检测系统。根据曲轴轴肩磨削加工过程中尺寸超差的原因,制定了轴肩尺寸公差超限的图像检测判据,设计了曲... 为了解决曲轴轴肩部位加工质量检测过程耗时长、效率低的问题,面向实际应用,开发了一种基于视觉的曲轴轴肩加工质量高效检测方法与检测系统。根据曲轴轴肩磨削加工过程中尺寸超差的原因,制定了轴肩尺寸公差超限的图像检测判据,设计了曲轴零件的载物成像、光源系统及检测平台,提出了轴肩尺寸超差的高效检测算法。实验结果表明:开发的视觉检测系统操作简单、使用方便,对轴肩尺寸超差检测的准确率为100%,大大提高了检测效率,可用于多种轴类零件的检测。 展开更多

关键词 机器视觉 零件检测 曲轴轴肩 图像处理

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具有远程无线监控功能的铝隔条折弯机控制系统设计 被引量：5

16

作者 张从鹏 李东旭 《机床与液压》 北大核心 2014年第5期90-92,共3页

介绍一种具有远程无线监控功能的铝隔条折弯机控制系统。采用基于WinCE系统的工业触屏计算机作为上位机,基于GSM无线通信技术设计了远程无线监控功能模块,开发了折弯机上位机应用软件,实现了铝隔条的自动折弯、折弯机的远程无线监控和... 介绍一种具有远程无线监控功能的铝隔条折弯机控制系统。采用基于WinCE系统的工业触屏计算机作为上位机,基于GSM无线通信技术设计了远程无线监控功能模块,开发了折弯机上位机应用软件,实现了铝隔条的自动折弯、折弯机的远程无线监控和故障诊断功能。该系统运行可靠,造价低廉,达到了预期目的。 展开更多

关键词 铝隔条折弯机 控制系统 无线通信 远程监控

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智能腰椎治疗仪计算机控制系统的开发 被引量：3

17

作者 张从鹏 马全明 +1 位作者 谢富春 罗学科 《机械制造与自动化》 2003年第2期68-70,共3页

本文介绍了新开发的智能腰椎治疗仪的控制系统。由于计算机数控系统具有可靠、控制功能强和易于使用等特点 ,CNC系统除在机床领域被广泛使用外 ,在其它领域的应用也越来越广泛。重点介绍了实现基于中医传统物理治疗腰椎病的计算机数控... 本文介绍了新开发的智能腰椎治疗仪的控制系统。由于计算机数控系统具有可靠、控制功能强和易于使用等特点 ,CNC系统除在机床领域被广泛使用外 ,在其它领域的应用也越来越广泛。重点介绍了实现基于中医传统物理治疗腰椎病的计算机数控智能腰椎治疗仪的控制软件的开发和硬件平台的构建。根据该治疗仪的使用环境和操作人员的专业背景特点 ,本文选择采用“工业计算机 +数控系统”为硬件平台 ,以“VC +PLC +CNC”语言为软件平台构成计算机控制系统 ,控制软件采用模块化结构 ,界面友好 ,具有与其它信号接口的功能。 展开更多

关键词 智能腰椎治疗仪 计算机控制系统 PLC 工业计算机:数控系统 开发

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基于ARM Cortex-M4的永磁无刷直流调速系统设计 被引量：7

18

作者 张从鹏 邢庆辉 《微特电机》 北大核心 2016年第1期90-92,共3页

介绍了一种以ARM Cortex-M4芯片作为数字信号控制器,智能功率模块(IPM)为驱动电路的永磁无刷直流电机的调速系统。详细阐述了该调速系统的软硬件设计,并对调速系统搭建实验平台进行了对无刷直流电动机的调速控制测试。系统测试实验结果... 介绍了一种以ARM Cortex-M4芯片作为数字信号控制器,智能功率模块(IPM)为驱动电路的永磁无刷直流电机的调速系统。详细阐述了该调速系统的软硬件设计,并对调速系统搭建实验平台进行了对无刷直流电动机的调速控制测试。系统测试实验结果表明:该系统性能运行稳定、可靠,速度误差不超过1%,能满足基本的工业应用。 展开更多

关键词 永磁无刷直流电动机 STM32F407 智能功率模块 功率驱动

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直线电机驱动的微铣床整机动态特性分析 被引量：2

19

作者 张从鹏 邓士龙 徐宏海 《机床与液压》 北大核心 2015年第23期179-183,共5页

以直线电机驱动的三轴微型数控铣床为研究对象,用结合面积分法计算出机床各主要结合面的参数,分别建立考虑结合面和不考虑结合面影响的两种整机有限元模型,并对两种模型进行模态分析。搭建了微铣床模态测试系统,完成了实验模态分析。实... 以直线电机驱动的三轴微型数控铣床为研究对象,用结合面积分法计算出机床各主要结合面的参数,分别建立考虑结合面和不考虑结合面影响的两种整机有限元模型,并对两种模型进行模态分析。搭建了微铣床模态测试系统,完成了实验模态分析。实验结果表明,零件结合面对机床模态具有较大影响;实验模态测试结果和考虑结合面影响的模态分析结果基本一致,最大误差为8.1%,验证了考虑结合面整机有限元模型的合理性和正确性。在此基础上完成了整机谐响应分析,分析结果表明,主轴底端最大动位移为1.2μm,基本满足机床的设计要求。 展开更多

关键词 结合面 整机有限元模型 实验模态分析 谐响应分析

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H型直线电机工作台控制技术研究 被引量：2

20

作者 张从鹏 刘强 《机床与液压》 北大核心 2007年第10期130-132,共3页

分析了直线电机驱动的H型运动平台的结构特点,建立了直线电机H型工作台运动系统,研究了H型工作台双边直线电机基于增量式编码器同步寻相的实现途径并设计了工作台双电机同步寻相程序;研究了几种双边电机同步运动控制的方法,通过分析每... 分析了直线电机驱动的H型运动平台的结构特点,建立了直线电机H型工作台运动系统,研究了H型工作台双边直线电机基于增量式编码器同步寻相的实现途径并设计了工作台双电机同步寻相程序;研究了几种双边电机同步运动控制的方法,通过分析每种控制方法的原理和实验结果表明,多电机同轴控制是比较适合H型工作台双边直线电机高精度同步运动的控制技术。 展开更多

关键词 直线电机 寻相 同步控制 H型工作台

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