【正文】 已知工作臺的脈沖當(dāng)量δ=，滾珠絲杠的導(dǎo)程Ph=4mm，步進電機的步距角α=176。 (4) 步進電動機的性能校核 啟動頻率的計算 已知電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量Jeq= 設(shè)步進電機由靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速所需的時間ta=，傳動鏈總效率η=。該型號電動機的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量Jm=4kg2. 根據(jù)公式 Z=(πd0/Dw)3， 求的單圈滾珠數(shù)Z=24；該型號絲桿為單螺母，滾珠圈數(shù)列數(shù)為31，代入公式 ZΣ=Z圈數(shù)列數(shù)=72 39絲桿預(yù)緊時，取軸向預(yù)緊力FYJ=Fm/3=，則由式 310可忽略不計。 取載荷系fw = ，滾道硬度為60HRC時，取硬度系數(shù)fH = ，代入下式，求得最大動載荷： 34(3)初選型號 根據(jù)計算出的最大動載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，選擇G系列20043型滾珠絲杠副[5]，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱直徑為20mm，導(dǎo)程為4mm，循環(huán)滾珠為3圈x1列，精度等級取5級，額定動載荷為5243N，大于FQ ，滿足要求。本設(shè)計中的XY工作臺位水平布置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支撐形式。 機構(gòu)部分設(shè)計按照下導(dǎo)軌上面移動部件的重量來進行估算。 步進電機的速度控制比較容易實現(xiàn)，而且不需要反饋電路。前者將復(fù)位端通過電阻與Vcc相接；后者利用RC微分電路產(chǎn)生正脈沖來達(dá)到復(fù)位目的。AT89S51復(fù)位引腳RST通過片內(nèi)一個施密特觸發(fā)器(抑制噪聲作用)與片內(nèi)復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器的輸出在每一個機器周期由復(fù)位電路采樣一次。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。當(dāng)P0口的管腳寫“1”時，被定義為高阻輸入。其中大齒輪設(shè)計為雙片結(jié)構(gòu)，采用圖21所示的彈簧錯齒法消除側(cè)隙[4]。m，可滿足要求。 δ—— 脈沖當(dāng)量，本設(shè)計=將以上各式代入(214)，算得nm =250 r/min。 初選步進電機型號為55BF003[3]，為三相混合方式，176。 27其中 Fm——絲桿的最大工作載荷，單位N； a——絲桿的兩端支承間距離，單位mm； E——絲桿材料的彈性模量，單位E=105MPa； S——絲桿按底徑確定的截面積，單位mm2； M——轉(zhuǎn)矩，單位N求得滾珠絲杠副得最大工作載荷： Fm =μG =600=3N 22 (2) 最大動載荷FQ的計算 設(shè)工作臺在保證精度時的最快進給速度v=600mm/min，初選絲杠導(dǎo)程Ph = 5mm，則此時絲杠轉(zhuǎn)速n=v/ph=120r/min。 (4) 檢測裝置的選用 選用步進電機作為伺服電機之后，考慮到精度偏高，為了確保電動機在運轉(zhuǎn)過程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，采用半閉環(huán)控制，擬在電動機尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量是旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速?；跀?shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，可對圖像中每個像素點的各個字節(jié)進行編碼，從而改變圖像的顯示模式[2]。本設(shè)計的主要內(nèi)容是沖孔機的定位系統(tǒng)設(shè)計，其中硬件部分由粗、精工作臺及其對應(yīng)控制部分等組成，軟件部分則是在電腦上編寫軟件完成對圖像的分析，并且協(xié)調(diào)控制工作臺的運動。其定位精度高,可實現(xiàn)單孔高精度沖孔,但其拍照和識別范圍較小，只能在小范圍識別定位，連續(xù)作業(yè)時仍然需要人工的參與。摘 要隨著社會的發(fā)展，工業(yè)水平的不斷提高，加工產(chǎn)品的質(zhì)量和精度也在不斷提高，傳統(tǒng)的加工手段只能滿足一些的精度的零件，而影響加工精度的一個關(guān)鍵因素就是機床的定位系統(tǒng)，所以定位系統(tǒng)的改進對于一臺機床來說，將產(chǎn)生質(zhì)的變化。本課題的目的便是要研究一種采用大行程粗定位和小行程精定位來彌補這一缺陷，提高自動沖孔機的工作能力及適應(yīng)能力。粗、精工作臺分別由一片AT89S51單片機控制。在本設(shè)計中，分別完成圖像的顯示、灰度化、二值化、濾波、找點等過程，采用C對圖像中個個像素進行遍歷，改變圖像顯示模式，最終識別出所要求得的點，并得出相應(yīng)的X、Y方向進給量，完成定位。圖21 XY運動平臺外形圖 直線滾動導(dǎo)軌副的計算與選型 (1) 滑塊承受工作載荷Fmax的計算及導(dǎo)軌型號的選取 工作載荷是影響直線滾動導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。取滾珠絲杠的使用壽命T=15000h，代入 L0=60nT/106 23得絲杠壽命系數(shù)L0 = 108（單位為：106r）。mm； I——絲桿按底徑確定的截面慣性矩(I=πd24/64)，單位mm4； 忽略上式中的第二項，算的絲桿在工作載荷Fm作用下產(chǎn)生的變形量 δ1=Fma/(ES)=560/(105)=105mm 28 Z=(πd0/Dw)－3， 求的單圈滾珠數(shù)Z=20；該型號絲桿為單螺母，滾珠圈數(shù)列數(shù)為31，代入公式 ZΣ=Z圈數(shù)列數(shù)=60 29絲桿預(yù)緊時，取軸向預(yù)緊力FYJ=Fm/3=，則由式 210 因為絲桿加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實際變形量可減少一半，取δ2=104mm。該型號電動機的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量Jm=設(shè)步進電機由靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速所需的時間ta=，傳動鏈總效率η=。 (4)步進電動機的性能校核 啟動頻率的計算 已知電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量Jeq= 圖23 雙片齒輪 已知工作臺的脈沖當(dāng)量δ=，滾珠絲杠的導(dǎo)程Ph=5mm，步進電機的步距角α=176。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。當(dāng)振蕩電路工作，并且在RST引腳上加一個至少保持2個機器周期的高電平時，就能使AT89S51完成一次復(fù)位。復(fù)位電路參數(shù)的選擇應(yīng)能保證復(fù)位高電平持續(xù)時間大于2個機器周期[5]。步進電機每走一步。包括沖頭部件、上層電動機、減速箱、滾珠絲杠副、直線滾動導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計重量約為250N?？紤]最不利的情況，即垂直與臺面的工作載荷全部由一個滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為： 31 其中，移動部件重量G=250N，外加載荷F=0N， 代入式(31)，得最大工作載荷Fmax=。(4)傳動效率的計算 將公稱直徑d0=20mm，導(dǎo)程Ph=4mm，代入下式 35176。 3. 將以上兩式算出的δ1和δ2代入 δ總=δ1+δ2 ，求得絲桿總的變形105mm。cm2。則由式(313)求得： 當(dāng)移動部件運動時，折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為： 315式中 μ —— 導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)，滾動導(dǎo)軌取μ=； Fz ———— 垂直方向的作用力，空載時取0； η —— 傳動鏈總效率。cm2，電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量JM=4kg根據(jù)公式算的減速比： i= (αPh)/(360δ) = (4)/(360)=5/3 319本設(shè)計的齒輪減速箱大小齒輪模數(shù)均為1mm，齒數(shù)比為40：24，材料為45調(diào)質(zhì)鋼，齒表面淬硬后達(dá)55HRC。這樣控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖，電動機轉(zhuǎn)過一個步距角，編碼器對應(yīng)輸出一個脈沖信號。光耦又稱光電隔離器或光電耦合器，它是以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發(fā)光器與受光器封裝在管殼內(nèi)。光電耦合器的輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，且輸出端對輸入端也無反饋，因而具有隔離和抗干擾兩方面的獨特性能。該驅(qū)動電源與控制器的接線方式如圖所示。當(dāng)對它施加特定時序的脈沖時，其存儲的信號電荷便可在CCD內(nèi)作定向傳輸而實現(xiàn)自掃描。 　MOS電容器的電荷儲存容量可由下式求得： 　　 QS=CiVGA 　 　41式中： QS是電荷儲存量； 　　 Ci是單位面積氧化層的電容； VG是外加偏置電壓； A是MOS電容柵的面積。曝光結(jié)束后，這些電子被從 CCD 芯片中讀出，并由相機內(nèi)部的微處理器進行初步處理。 圖42 彩色數(shù)字圖像的形成如上圖42所示，該濾鏡的色彩搭配形式為：一行使用藍(lán)綠元素，下一行使用紅綠元素，如此交替；換言之，CCD 中每4個像素中有2個對綠色分量感光，另外兩個像素中，一個對藍(lán)色感光、一個對綠色感光。它有固定格式及靈活格式兩大類。圖像灰度化就是使色彩的三種顏色分量R、G、B的分量值相等。固定閾值法的變換函數(shù)表達(dá)式如下： 43其中T為指定的閾值。 中值濾波是一種非線性信號處理方法,它的基本原理是把數(shù)字圖像或數(shù)字序列中的一點的值用該點的一個鄰域中的各點值的中值代替。在位圖的頭文件中儲存有位圖的圖像大小的信息，這是由相機決定的，就是說在軟件中分析的所有圖形大小一致，再加上相機固定在機架上，不隨工作臺移動，與工作臺垂直距離保持不變，所以照片尺寸對應(yīng)的工作臺實際尺寸之間保持一個固定的關(guān)系，所以定位可以按一套程序參數(shù)來完成。ReadLine()：從輸入緩沖區(qū)讀一新行的值，如果沒有，會返回NULLWriteLine(string)：寫入輸出緩沖Open()：打開一個新的串口連接Close()：關(guān)閉 BaudRate：串口的波特率StopBits：每個字節(jié)的停止位數(shù)量ReadTimeout：當(dāng)讀操作沒有完成時的停止時間。調(diào)試所用的單片機編程器是WH280AU系列的USB型編程器。出現(xiàn)問題：圖像沒能按程序設(shè)定的方式將顏色變灰。(2)編程過程中要注意加注釋或分割線，否則，在程序過長時容易變得很亂，不便于查找或更改。從得到題目到查找資料，從程序的調(diào)試到失敗后再一次全部重新開始…在這一個充滿挑戰(zhàn)與挫折的磨練過程中，我感觸頗深：它已不僅是一個對我四年學(xué)習(xí)知識情況和我的應(yīng)用動手能力的檢驗，而且還是對我的鉆研精神、面對困難的心態(tài)、做事的毅力和耐心的考驗。對單片機、匯編語言有了更深的理解，同時學(xué)到了更多機床設(shè)備的知識，對自身對機械部件分析能力有了提高。致 謝畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助之下，我對于機電產(chǎn)品的設(shè)計有了更多新的認(rèn)知，對軟件控制的整體脈絡(luò)了解得更多。 int width = 。 y++) { pixel = (x, y)。 } (x, y, (result ,result, result))。 Color pixel1。 r = 。 g = 。 if(rave) r=0。 } } for (int m = 0。 x width。 } catch (Exception ex) { ( ,信息提示)。 r = 。 Bitmap oldbitmap = (Bitmap)。在此我要感謝我的指導(dǎo)老師李濤老師給我悉心的幫助和對我耐心而細(xì)致的指導(dǎo)，我的畢業(yè)論文較為復(fù)雜煩瑣，對我大學(xué)四年所學(xué)知識有了很好的提煉和綜合，而且還擴展到了數(shù)字圖像處理的內(nèi)容，增加了我對本專業(yè)發(fā)展的信心。為以后從事單片機軟硬件產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)打下了一定的基礎(chǔ)，培養(yǎng)了從事產(chǎn)品研發(fā)的信心。由于對單片機的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計掌握的深度不夠，通過此次設(shè)計，使我對于硬件電路的工作原理有了進一步的理解把握，同時有了一個提升；在軟件方面，在程序的設(shè)計、調(diào)試方面有了很大的進步。(4)編程前要加流程圖，這樣會使思路清晰。解決方法：將前后兩幅圖像分別用一個bitmap對象來表示，然后進行值傳遞，將兩幅圖區(qū)分開。步驟二：測試晶振電路是否工作正常。包括開始位，