【正文】 2）控制柜內(nèi)部布局如表 所示。 驅(qū)動器、電機控制部分 步進(jìn)驅(qū)動器的接線則是由驅(qū)動器是 DC+、 DC觸點分別接開關(guān)電源的 +24V 和 0V 觸點。 、 PLC 程序編寫 使用 Control Star PLC 編程軟件編出的梯形程序圖如 所示。 圖 工作臺負(fù)方向運動仿真 操作 輸入 輸出說明 指示燈 備注 開關(guān) SB0 閉合 X0 測量開始 開關(guān) SB14 閉合 X14 報警 Y3 手 動 控 制 開關(guān) SB1 閉合 X0 X1 手動控制 開關(guān) SB3 閉合 X0 X1 X3 工作臺正方向運行 Y0 開關(guān) SB4 閉合 X0 X1 X4 工作臺負(fù)方向運行 Y0 Y1 開關(guān) SB6 閉合 X0 X1 X5 視覺傳感器工作 Y2 自動控制 開關(guān) SB2 閉合 X0 X2 自動控制 開關(guān) SB5 閉合 X0 X2 X5 自動檢測開始 Y0 工作臺移動200mm X0 X2 工作臺停止，檢測頭打開 Y2 檢測 20S X0 X2 工作臺繼續(xù)運行 Y0 循環(huán)15次 行程開關(guān) SB13 X13 工作臺反向運行 Y0 Y1 行程開關(guān) SB12 X12 測量結(jié)束 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 管材直線度檢測機系統(tǒng)設(shè)計 32 圖 圖 視覺傳感器工作仿真 各個模塊程序在仿真軟件上進(jìn)行調(diào)試能實現(xiàn)相應(yīng)功能的控制，基本上達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)要求。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 管材直線度檢測機系統(tǒng)設(shè)計 34 致謝 本次設(shè)計由蔣強老師指導(dǎo)，蔣老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、深厚的知識積累和謙遜熱情的做人風(fēng)格使我深受熏陶 ,受益匪淺 ! 在設(shè)計過程中曾多次得到蔣老師的耐心輔導(dǎo) ,另外在設(shè)計過程中班上的同學(xué)們給了很多幫助，特別是在 PLC 編程方面給予了 很多幫助，并提出了許多寶貴建議。 理論上 plc 得電輸入輸出端 對應(yīng)如表 所示。 傳感器組的左右移 動都是靠步進(jìn)電機的正傳與反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。其中， XOX14 對應(yīng)輸入開關(guān) SB0SB14。 圖 操作面板圖 對操作面板按鈕具體說明見表 所示。由于采用新型的雙極性恒流斬波驅(qū)動技術(shù)，使用同樣的電機時可以比其他驅(qū)動方式輸出更大的功率。 （ 2）模式選擇：本臺測量機有兩種測量方式，所以要根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 管材直線度檢測機系統(tǒng)設(shè)計 13 4 檢測機系統(tǒng)設(shè)計 控制系統(tǒng)方案設(shè)計 系統(tǒng)的控制形式 在幾十年前，控制系統(tǒng)一般采用接觸器控制系統(tǒng)，但是隨著科技力量的不斷進(jìn)步和發(fā)展，對控制技術(shù)提出了更高的要求，這 類控制系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求，已逐漸被淘汰，取而代之的是 DCS，現(xiàn)場總線控制， PLC 等控制方式。 a 為步進(jìn)電機步距角，初選為 176。如此循環(huán) 15 次后，得到 15 個截面圓心的空間坐標(biāo)，計算機得到這 15 個空間圓心坐標(biāo)，再通過一定的算法就可得到管材的直線度誤差。因此 ,對國內(nèi)直線度測量方法進(jìn)行研究 ,具有重要的意義。利用三坐標(biāo)測量機 (或機床 )的高精度導(dǎo)軌作為直 線基準(zhǔn) ,在工作臺沿床身導(dǎo)軌移動過程中 ,利用固定不動的測微表測量被測件表面各采樣點的偏差值。無直線 基準(zhǔn)測量和有直線測量基準(zhǔn)。 本檢測系統(tǒng)能夠達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)為，測量管材長度為 4m，直徑為 10mm 到 40mm，直線度誤差小于 。直線度誤差與尺寸精度、圓度、粗糙度被稱為影響產(chǎn)品質(zhì)量的四大因 素。 圖 多測頭法測直線度原理圖 有直線基準(zhǔn)測量 :直線基準(zhǔn)測量法是直接采用一定的直線基礎(chǔ) ,并以此基準(zhǔn)來檢測被測表面的直線度偏差 (線差或角度值 ) ,從而獲得被測表面的直線度誤差值。當(dāng)靶子中心偏移激光束能量中心時 ,相對的兩個光電池有差值信號輸出 ,通過運算電路可用指示表指示出數(shù)值或用紀(jì)錄儀紀(jì)錄下曲線。（ 2）由于采用了同時段測量，數(shù)據(jù)量太大造成系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。運動過程中軸承主要承受軸向載荷，根據(jù)受力的特點選擇深溝球軸承，型號為 :6008。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 管材直線度檢測機系統(tǒng)設(shè)計 9 進(jìn)給方式 進(jìn)給速度 m/min 時間百分比 % 絲杠軸向載荷N 絲杠轉(zhuǎn)速 r/min 正傳 70 100 120 反轉(zhuǎn) 3 30 100 表 相關(guān)參數(shù) （ 1）確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 Ph= niV ； 式（ ) Ph：滾珠絲杠的導(dǎo)程 mm Vmax:工作臺最高移動速度 m/min nmax :電機最高轉(zhuǎn)速 r/min 因電機與絲杠直聯(lián)， i=1 有上表可得 Vmax=3m/min nmax =600r/min 代入得 ， Ph=5mm （ 2）確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷 絲杠轉(zhuǎn)速 ： ni =PhVi ； 式（ ) ni ：絲杠轉(zhuǎn)速 Vi：進(jìn)給速度 V1= V2=3 代入得： n1 =120， n2 =600 （ 3）絲杠的軸向載荷 Fi=Pxi+u1W1+Pxl Fi:絲杠軸向載荷 Pxi：縱向切削力 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 管材直線度檢測機系統(tǒng)設(shè)計 10 Pxl：垂向切削力 由已知可得： Pxi=0， Pxl=0 W1=2021N 代入得： F1=100N F2=100N （ 4）當(dāng)量轉(zhuǎn)速 1002100121 tt nnn m ?? ； 式（ ) nm ： 當(dāng)量轉(zhuǎn)速 r/min 由已知可得： t1=70， t2=30 代入得： nm =264r/min （ 5）當(dāng) 量載荷 3m2231m1131m 100100 n tnFn tnFF ?? ； 式（ ) 代入得： Fm =100N （ 6）預(yù)期額定動載荷 3 610LXX FFC wmm ? ； 式（ ) Fm ： 當(dāng)量載荷 L：預(yù)期工作時間 Fw ：載荷系數(shù) 載荷系數(shù)表如表 所示。 管材直線度檢測機控制系統(tǒng)原理圖設(shè)計 根據(jù)管材直線度檢測機的方案設(shè)計，設(shè)計了以下控制方案，如圖 所示。 （ 4） 非凡的高速處理能力。 視覺傳感器的選取 因為在本檢測機的方案設(shè)計中，采用的兩個視覺傳感器對管材的同一個截面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，就勢必要求兩個視覺傳感器的 CCD 攝像機拍攝的是同一個截面，基于以上考慮，首先考慮到激光視覺傳感器，只有激光照射的管材截面 CCD 才能成像，只要保證兩個視覺傳感器的 LD 激光發(fā)射器的對中性，就能夠保證兩個視覺傳感器是采集的管材同一截面的數(shù)據(jù)，查閱多方資料，我選用了北京精準(zhǔn)偉業(yè)測控技術(shù)有限公司的FTM2D 視覺傳感器。 根據(jù)控制的要求，設(shè)計管材直線度的電氣控制原理圖如圖 、 、 所示。首先按照控制功能要求，編制出程序流程圖，再按照程序流程圖編制梯形圖。 （ 2）電機直接接在供電電源上，檢測電機能否正常工作。雖然在完成本次設(shè)計的過程中，遇到了很多困難和麻煩，但經(jīng)過自己的不懈努力和虛心求教，終于解決了一個個難題。此外；畢業(yè)設(shè)計還開啟了對未知領(lǐng)域的探索，增加了對本專業(yè)的興趣。 （ 4） PLC 單獨測試，指示燈是否正常。 手動模式 在手動模式下 ，可以對每個設(shè)備進(jìn)行單獨的控制，可以對對管材直線度度進(jìn)行手動檢測，程序流程圖如圖 所示。 （ 2）由于控制回路需要接入 24V 輸出的開關(guān)電源，所以我們需要在在主回路上接入一個開關(guān)電源，其輸入電源為 220V， 輸出為 +24V 和 0V 兩線。 圖 FTM2D 實物圖 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 管材直線度檢測機系統(tǒng)設(shè)計 17 視覺傳感器的技術(shù)指標(biāo)如下： （ 1）光學(xué)參數(shù) 激 光：紅色激光二極管 波長： 650mm （ 2）電氣參數(shù) 工作電壓： 24V （ 3）機械參數(shù) 長寬高： 90X50X25mm （ 4）環(huán)境參數(shù) 防護等級： IP65 存儲溫度： 30℃ 80℃ 硬件選型表 根據(jù)主要硬件的選型和其他配件的選用，建立硬件選型表 所示。 (6) 超強的擴展能力。當(dāng) PLC 對步進(jìn)電機驅(qū)動器的脈沖輸入結(jié)束并延時， PLC重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 管材直線度檢測機系統(tǒng)設(shè)計 14 輸出對視覺傳感器的控制信號，視覺傳感器對當(dāng)前點采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)處理后傳輸至計算機。 Ph 3 4 5 6 Le 10 12 16 20 24 表 余程與導(dǎo)程關(guān)系表 所以： Ls =4040mm 根據(jù)相關(guān)規(guī)定絲桿螺紋長度不得小于 Ls 加上絲桿螺母總成的一半 215mm， 故在此取絲桿螺 母長度 L1 =4250mm 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 管材直線度檢測機系統(tǒng)設(shè)計 1