论文部分内容阅读
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为核心的控制系统。基于边缘检测算法,通过工业相机和Open CV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。