喷嘴挡板伺服阀线圈自动缠绕系统的研制.pdf

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1、硕士学位论文喷嘴挡板伺服阀线圈自动缠绕系统的研制DEVELOPMENTOFWINDINGSYSTEMFORCOILOFNOZZLEBAFFLESERVOVALVE郭豪哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH162+.1学校代码：10213国际图书分类号：621.923密级：公开工学硕士学位论文喷嘴挡板伺服阀线圈自动缠绕系统的研制（工学硕士）硕士研究生：郭豪导师：谢大纲副教授申请学位：工学硕士学科：机械制造及其自动化所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH162+.1SchoolCode:10213U.D.

2、C:621.923Privacy:PublicDissertationfortheMasterDegreeinScienceDevelopmentofWindingSystemforCoilofNozzleBaffleServoValveCandidate：GuoHaoSupervisor：AssociateProf.XieDagangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：MechanicalManufacturingandAutomationAffiliation：SchoolofMechatronicsEngine

3、eringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着我国航天事业的快速发展，火箭发射的频率也逐年上升，对于火箭的质量要求也逐渐提高。电液伺服系统是火箭的核心部分，直接影响着发射的成功率。喷嘴挡板伺服阀是火箭电液伺服系统中的核心部件，其特性的优劣与伺服阀线圈缠绕的质量高低有关。目前喷嘴挡板伺服阀线圈的绕制，很大程度上依赖人力，很难实现自动化绕制。虽然目前有一些线圈的缠绕设备，但是针对较细线径漆包线，由于干扰和误差很难实现层数较多的

4、紧密缠绕。因此，缠绕过程中常发生线圈紊乱的现象，需要人工时刻监测，手动制动后进行调整。工人的工作量较大，线圈绕制周期长，导致制作成本较高。此外，人工肉眼监测线圈绕制过程中，无法保证及时排除绕线中出现的故障，可能因为制动延误导致整个绕制过程失败。针对喷嘴挡板伺服阀线圈缠绕过程中的以上要求，在对线圈绕制过程进行分析的基础上研制自动缠绕设备，开发用户控制软件，建立视觉检测系统，优化控制参数，实现线圈缠绕的自动化、高质量以及高效率。依据线圈缠绕运动基本原理，完成线圈缠绕设备硬件系统和张力控制系统的设计及搭建。针对线圈缠绕运动特性，完成直线进给运动进行速度规划，并且搭建以STM32为核心的控

5、制系统。基于边缘检测算法，通过工业相机和OpenCV函数库建立视觉检测系统。开发集图像采集检测、用户控制以及结果显示为一体的上位机软件。通过激光位移传感器测量直线进给运动回程偏差并提出补偿方案。针对成品线圈阻值，设计并完成四个因素在四个水平下对成品线圈阻值的正交实验，得到了能够满足阻值要求的最优控制参数组合。基于神经网络算法，以实验数据为样本，设计并训练自动缠绕设备控制参数对绕制层数的预测系统，预估控制参数组合能够绕制层数。通过实验验证，评估预测算法的精度。通过细微修正，明确最优控制参数，实现绕制满足阻值及层数要求的成品线圈。针对喷嘴挡板伺服阀线圈当前缠绕方案成功率低、人工成本高等

6、问题，设计视觉检测系统，提出基于神经网络算法的控制参数预测方法，实现高质量线圈的自动化缠绕。缩短调试周期，减少调试成本。降低操作人员的工作难度，提高线圈缠绕效率的同时，以较高的成功率生产满足要求的高质量线圈。关键字：线圈缠绕；速度规划；视觉检测；神经网络I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofChina'saerospaceindustry,thefrequencyofrocketlauncheshasincreasedyearbyyear,andthequalityrequirementsforrocketshavegra

7、duallyimproved.Theelectro-hydraulicservosystemisthecorepartoftherocket,whichdirectlyaffectsthesuccessrateofthelaunch.Thenozzlebaffleservovalveisthecorecomponentoftherocketelectro-hydraulicservosystem,anditscharacteristicsarerelatedtothe