【正文】 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了很多大學(xué)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，尤其提升了我的邏輯思維能力。 （ 3）電機(jī)在驅(qū)動(dòng)器的控制下能否正常工作。 程序流程圖設(shè)計(jì) 根據(jù)本檢測(cè)機(jī)設(shè)計(jì)的要求，控制部分分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式。 圖 電氣控制原理圖 1 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線(xiàn)度檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 圖 電氣控制原理圖 2 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線(xiàn)度檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 圖 電氣控制原理圖 3 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線(xiàn)度檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 主回路設(shè)計(jì)部分 （ 1）管材直線(xiàn)度檢測(cè)機(jī)主回路接入電源為 220 VAC 電源上，同時(shí)在主回路上需要接入一個(gè)空氣開(kāi)關(guān) QS 和熔斷器 Fu，來(lái)控制和保護(hù)整個(gè)電路的通斷。它的實(shí)物圖如圖 所示。 （ 5） 支持直線(xiàn)插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)，同步跟隨和電子齒輪運(yùn)動(dòng)控制。 P L C控 制 器視 覺(jué) 傳感 器 A視 覺(jué) 傳感 器 B步 進(jìn) 驅(qū)動(dòng) 器步 進(jìn)電 機(jī)工 作 臺(tái)繼 電 器計(jì) 算 機(jī) 圖 管材直線(xiàn)度度檢測(cè)機(jī)控制系統(tǒng)原理圖 本系統(tǒng)主要采用 PLC 控制系統(tǒng)向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送相應(yīng)的脈沖和方向信號(hào)，再由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制不進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)和停止，從而達(dá)到工作臺(tái)的移動(dòng)與停止，即達(dá)到了視覺(jué)傳感器組的運(yùn)動(dòng)要求。 載荷系數(shù) 無(wú)沖擊運(yùn)動(dòng) 普通運(yùn)動(dòng) 有沖擊運(yùn)動(dòng) Fw 表 載荷系數(shù)表 取 Fw 為 代入得 Cm =84N （ 7）計(jì)算最小螺紋底徑 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線(xiàn)度檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 dm =ELmF? 0 dm ：最小螺紋底徑 L 為 行程 +1014Ph F0 :靜摩擦力 已知：行程為 4000mm F0 =100N 代入得： dm =50mm （ 8）計(jì)算絲杠預(yù)拉伸力 dF mt t ?? Ft ：預(yù)拉伸力 t? ：溫差，在此取 dm ：最小螺紋底徑 代入數(shù)據(jù)得： Ft =11950N （ 9）滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì) 絲桿螺紋長(zhǎng)度 LLL eus 2?? Lu ：有效行程，取 4000mm Le ：余程，根據(jù)導(dǎo)程為 5mm 和下表可知 Le =20 余程與導(dǎo)程關(guān)系表見(jiàn)表 所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要承受的載荷不大，定位精度高，因此選用三角形導(dǎo)軌和平面導(dǎo)軌的組合。 基于上述方案的研究，做出一些改進(jìn)。因此 ,測(cè)量時(shí)首先將儀器與 靶子調(diào)整好 ,然后將靶子沿被測(cè)表面重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線(xiàn)度檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 測(cè)量方向移動(dòng) ,便能得到直線(xiàn)度誤差的原始數(shù)據(jù)。所采用的直線(xiàn)基準(zhǔn)通常有三種 :實(shí)物基準(zhǔn)、重力水平基準(zhǔn)和光線(xiàn)基準(zhǔn) 光隙法是用刀口尺作為理想直線(xiàn)測(cè)量直線(xiàn)度誤差的一種方法，如圖 。但是從目前幾何量領(lǐng)域的情況來(lái)看。 本文對(duì)已有的各種檢測(cè)方法進(jìn)行了分析和比較，確定了基于數(shù)字圖像處理的視覺(jué)傳感器檢測(cè)法，通過(guò)視覺(jué)傳感器發(fā)出的激光面與管材形成的截面進(jìn)行攝像，通過(guò)圖 像模擬得到圓心數(shù)據(jù)，多次采集后將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)多個(gè)得到的圓心數(shù)據(jù)處理即可得到管材的直線(xiàn)度誤差。 直線(xiàn)度檢測(cè)方法 縱觀世界對(duì)直線(xiàn)度誤差的測(cè)量方法，可總結(jié)歸納為如下兩大類(lèi)。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是近二十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種以精密機(jī)械為基礎(chǔ) ,結(jié)合光柵與激光干涉技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的測(cè)量設(shè)備。這種狀況嚴(yán)重制約著我國(guó)精密計(jì)量測(cè)試領(lǐng)域的發(fā)展步伐。 圖 機(jī)床總體布置圖 管材由三個(gè)支架支撐，在最右端有一個(gè)擋塊，主要作用是：放置管材時(shí)起一個(gè)定位的作用， 上下兩個(gè)對(duì)組式傳感器安裝在移動(dòng)的滑臺(tái)上，當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)絲桿的旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)過(guò)絲桿螺母的配合使滑臺(tái)向左移動(dòng)，當(dāng)程序設(shè)定的脈沖輸入結(jié)束，電機(jī)停止， LD 激光發(fā)射器發(fā)出激光， CCD 攝像機(jī)攝像，數(shù)據(jù)處理后，傳輸給計(jì)算機(jī)，通過(guò)兩個(gè) CCD 得到的數(shù)據(jù)得到第一個(gè)截面圓心的數(shù)據(jù)。 計(jì)算選型 電機(jī)的計(jì)算選型 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，初選導(dǎo)程為 5mm 的絲杠。 支撐方式 fnk 固定 固定 固定 支撐 支撐 支撐 固定 自由 表 支撐方式與載荷系數(shù)關(guān)系表 在此 fnk取 LLLm 01?? L1 ： 兩固定支撐距離 L0 ：行程起點(diǎn)離固定支撐距離 代入得： nc =960 960nmax =600 綜合以上驗(yàn)算，此絲杠符合各方面的要求。 打 開(kāi) 電 源裝 夾 管 材是 否 到 位手 動(dòng)復(fù) 位模 式 選 擇手 動(dòng)模 式自 動(dòng) 模 式Y(jié) E SN O循 環(huán) 模 式工 作 臺(tái) 正方 向 運(yùn) 轉(zhuǎn)視 覺(jué) 傳 感器 工 作輸 出 數(shù) 據(jù)是 否 結(jié) 束工 作 臺(tái) 負(fù)方 向 運(yùn) 動(dòng)工 作 臺(tái) 正方 向 運(yùn) 動(dòng)工 作 臺(tái) 負(fù)方 向 運(yùn) 動(dòng)視 覺(jué) 傳 感器 工 作輸 出 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 處 理輸 出 結(jié) 果測(cè) 量 結(jié) 束Y e sN o 圖 系統(tǒng)工作流程圖 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線(xiàn)度檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 對(duì)流程圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明： （ 1）位置確認(rèn)：開(kāi)始測(cè)量之前必須確認(rèn)管材放置是否到位，工作臺(tái)是否在起點(diǎn)位置，如果沒(méi)有，測(cè)需要手動(dòng)回位，而后開(kāi)始測(cè)量。 DMD402A不進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，具有高性能、低價(jià)格的特點(diǎn)，適合驅(qū)動(dòng)兩相或四相混合式步進(jìn)電機(jī)。 操作面板的設(shè)計(jì) 操作面板即是控制箱的輸入按鈕，主要有啟動(dòng)按鈕，自動(dòng)開(kāi)關(guān)，手動(dòng)開(kāi)關(guān)，急停開(kāi)關(guān)等，具體布置如圖 所示。 （ 2）根據(jù) PLC 數(shù)字輸入地址表分配可知，我們本次輸入觸點(diǎn)需要接入 X0— X14 共13 個(gè)觸點(diǎn)。系統(tǒng)開(kāi)始工作前傳感器組應(yīng)位于原點(diǎn)，原點(diǎn)及左極限位置都安裝有 ST1 和 ST2 兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)。 （ 3）運(yùn)行調(diào)試。由于自身知識(shí)和能力有限，存在一些不足之處，望老師指正。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線(xiàn)度檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 7 總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，查閱了很多資料，學(xué)習(xí)了相關(guān)知識(shí)，尤其在 PLC 編程方面有了很大的進(jìn)步。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線(xiàn)度檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線(xiàn)度檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線(xiàn)度檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 圖 PLC 梯形程序圖 、系統(tǒng)調(diào)試 硬件系統(tǒng)調(diào)試 將系統(tǒng)的各部分硬件連線(xiàn)接好。 PUL+和 DIR+分別接 PLC 的 Y0 和 Y1 輸出觸點(diǎn)。 編號(hào) 名稱(chēng) 型號(hào) 備注 1 PLC 控制器 EC202021BRA 2 繼電器 KA1 SAl220 3 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器 DMD402A 4 開(kāi)關(guān) 電源 NED75B 表 控制柜內(nèi)部布局說(shuō)明表 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線(xiàn)度檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 5 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC 的 I/O 資源配置 根據(jù)相關(guān)功能的要求，對(duì) PLC 的 I/O 進(jìn)行配置，具體表 所示。 （ 4）自動(dòng)半流功能。 PLC 參數(shù)表如表 所示。 編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)。 電機(jī)參數(shù)如表 所示。步進(jìn)電機(jī)由脈沖信號(hào)觸發(fā)控制。 檢測(cè)方案設(shè)計(jì) 已有測(cè)量方案的分析 :天津大學(xué)在這方面的測(cè)試技術(shù)領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)。其中心與靶子的機(jī)械軸線(xiàn)重合。反向法是將被測(cè)零件進(jìn)行兩次安裝 ,并分別進(jìn)行兩次測(cè)量 ,兩次安裝的位置正好反向 ,經(jīng)數(shù)據(jù)處理求出被測(cè)零件的直線(xiàn) 度誤差。由于鑄造、加工、自重以及使用中的碰撞、溫度變化等原因造成鋼管的塑性變形而形成不可恢復(fù)的彎曲 ..對(duì)于鋼管的使用是有影響的。大口徑鋼管廣泛應(yīng)用于冶金、石油及化工等行業(yè)，它的質(zhì) 量關(guān)系到工業(yè)設(shè)備的安全。按照信息獲得的途徑不同 ,無(wú)直線(xiàn)基準(zhǔn)測(cè)量法又可分為反向法、錯(cuò)位法和多測(cè)頭法。其測(cè)量原理為 :由氦 2氖激光器發(fā)出的一束激光經(jīng)準(zhǔn)直后射向目標(biāo)測(cè)量靶 ,該靶中心有一塊圓形四象限硅光電池 ,兩兩相對(duì)的硅光電池接成差動(dòng)式 。要求直線(xiàn)度誤差小于 。步進(jìn)電機(jī)具有慣性小，不需制動(dòng)裝置，啟動(dòng)性能好，能頻繁瞬間啟動(dòng)、倒轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。 可知所要選的電機(jī)轉(zhuǎn)矩應(yīng)該大于 根據(jù)所算的電 機(jī)轉(zhuǎn)矩 T 和步距角，選取步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為：樂(lè)創(chuàng)公司兩相步進(jìn)電機(jī)DM5676A。因此 PLC 有以下優(yōu)點(diǎn)： 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性好。選擇艾默生公司生產(chǎn)的 EC202021BRA 系列的 PLC 作為本檢測(cè)機(jī)電氣控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。 （ 3）輸入信號(hào) TTL 兼容。 （