【文章內(nèi)容簡介】 頁 不斷在變壓器繞線機(jī)上的應(yīng)用，新的機(jī)型功能上也變得更強(qiáng)大，柔性預(yù)壓緊裝置的出現(xiàn)代替了傳統(tǒng)的人工敲打整形的煩瑣工藝，使變壓器繞制過程變得更為簡單。 繞線機(jī)國內(nèi)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 繞線機(jī)是電氣行業(yè)常見加工設(shè)備，其結(jié)構(gòu) 、控制系統(tǒng)、功能隨著行業(yè)生產(chǎn)工藝的需求，迫使繞線機(jī)生產(chǎn)單位加大技術(shù)投入和研發(fā)，以適應(yīng)現(xiàn)代漆包線加工的高品質(zhì)要求，從傳統(tǒng)機(jī)械式、數(shù)控型、半自動(dòng)型向全自動(dòng)型轉(zhuǎn)變。繞線加工早已不是費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。目前我國繞線機(jī)生產(chǎn)單位已超百家，但有將近一半的生產(chǎn)單位沒有技術(shù)研發(fā)能力，技術(shù)停留在抄襲和防止階段，造成了市場機(jī)種單一，產(chǎn)品無論是外觀還是配置吳技術(shù)亮點(diǎn)，繞線機(jī)技術(shù)的核心在控制系統(tǒng)。目前國內(nèi)廠家大多采用由系統(tǒng)供應(yīng)商提供的成套控制系統(tǒng)，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)一旦制定無法根據(jù)客戶工藝要求修改。由于部分控制系統(tǒng)供應(yīng)商對(duì)繞線機(jī)行業(yè)的工藝要求并不 熟悉，導(dǎo)致了許多好看卻并不實(shí)用的功能。繞線機(jī)廠家對(duì)控制系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用掌握程度也影響著制造工藝。目前市場上多見的是普通數(shù)控型、 CNC 機(jī)型和廠家自制控制系統(tǒng)的機(jī)型。 目前 ， 國內(nèi)只有幾家大電機(jī)廠使用了進(jìn)口繞線機(jī)設(shè)備 ， 這主要是由于國內(nèi)的繞線機(jī)起步較晚 ， 而且主要是仿造日本的產(chǎn)品 ， 一些關(guān)鍵技術(shù)如自動(dòng)編程是保密的 ， 仿造不了。所以國內(nèi)大部分繞線機(jī)設(shè)備質(zhì)量可靠性差、加工精度較低、生產(chǎn)率較低 ， 雖然價(jià)格低于國外同類產(chǎn)品 ， 但還是法占領(lǐng)市場 。 近年來 ， 國內(nèi)外許多廠家 ， 將傳統(tǒng)的掛鉤式換向器 ， 采用刻槽式的工藝來代替 ， 以提高電機(jī)的各項(xiàng)性能 指標(biāo)。 [06]本文在繞線機(jī)結(jié)構(gòu)上吸收國外先進(jìn)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn) ， 同時(shí)又根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)狀況、結(jié)合國內(nèi)需求的實(shí)際情況 ， 自主開發(fā)了全自動(dòng)雙飛叉嵌線式轉(zhuǎn)子繞線機(jī)。 [07] 未來隨著行業(yè)工藝要求的提高，繞線機(jī)控制技術(shù)必將向著自動(dòng)化、智能化等方向發(fā)展。全自動(dòng)機(jī)型就是在這種行業(yè)需求的推動(dòng)下研發(fā)而成的，實(shí)現(xiàn)了一人看管多臺(tái)設(shè)備，極大程度滿足了高產(chǎn)能的要求：全伺服控制應(yīng)用于繞線機(jī)打打提高了繞線機(jī)的繞線精度，滿足了高品質(zhì)線圈的加工要求，未來更智能化、繞線精度更高的機(jī)型必將誕生以滿足電氣行業(yè)的發(fā)展要求。 常州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 37 頁 2 基于觸摸屏 的繞線機(jī)控制系統(tǒng)總體方案 隨著科技的飛速發(fā)展，越來越多的機(jī)器與現(xiàn)場操作都趨向于使用人機(jī)界面，而 PIE控制器強(qiáng)大的功能及復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理也要求有一種功能與之匹配而操作簡便的人機(jī)界面。觸摸屏的出現(xiàn)無疑是 2l 世紀(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)巨大革新?。觸摸屏和 PLC 的組合使用已經(jīng)成為主導(dǎo)形式。 PIE 是一種結(jié)構(gòu)簡單、通用性好、功能較完備的新型控制元件，其主要優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性以及生產(chǎn)效率，特別適用于工業(yè)控制。觸摸屏是一種連接人和機(jī)器的人機(jī)界面，它代替了原始的控制臺(tái)和顯示器，可用于數(shù)據(jù)顯示和參數(shù)設(shè)置， 并且可以用動(dòng)態(tài)曲線的形式描述系統(tǒng)的控制過程；擴(kuò)展了PLC 的功能，減少了按鈕、開關(guān)、儀表等儀器的使用。 繞線機(jī)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 圖 系統(tǒng)控制框圖 圖 為整個(gè)系統(tǒng)的控制框圖。 本系統(tǒng)是利用 PLC 產(chǎn)生的脈沖對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制，進(jìn)而對(duì)步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)一個(gè)繞線機(jī)的效果。系統(tǒng)主要由機(jī)架，床身，導(dǎo)桿，滾珠絲杠，左端位置固定的左旋轉(zhuǎn)夾頭，中間由絲杠驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)拖板，其上安置有可調(diào)放線張力的放絲機(jī)構(gòu)與芯線扶持支座，兩導(dǎo)軌上還裝有根據(jù)不同產(chǎn)品芯桿 長度確定位置的右旋轉(zhuǎn)夾頭之移動(dòng)拖板及與其由拉壓簧相連的鎖緊拖板，機(jī)床右端上方的電氣操作箱與下方的電氣控制箱等組成。電氣控制系統(tǒng)采用文本顯示器作為人機(jī)界面，可編程控制器作為總控制單元。 觸摸屏的原理 為了操作方便，人們用觸摸屏來代替鼠標(biāo)和鍵盤。工作時(shí)，我們必須用手指或其他物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成。觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示 常州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 37 頁 器屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸位置，接收后送觸摸屏控制器。而觸摸屏控制器的主要作用是 從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，將它轉(zhuǎn)換為出點(diǎn)坐標(biāo)，送給 CPU，它同時(shí)能接收 CPU 發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。 觸摸屏的分類 觸摸屏系統(tǒng)一般包括觸摸屏控制器 (卡 )和觸摸檢測(cè)裝置兩個(gè)部分。其中，觸摸屏控制器 (卡 )的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給 CPU，它同時(shí)能接收 CPU 發(fā)來的命令并加以執(zhí)行：觸摸檢測(cè)裝置一般安裝在顯示器的前端，主要作用是檢測(cè)用戶的觸摸位置，并傳送給觸摸屏控制卡。 電阻觸摸屏 電阻觸摸屏的屏體部分是一塊與顯示器表面相匹配的多層復(fù)合薄 膜，由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層，表面涂有一層透明的導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層，它的內(nèi)表面也涂有一層透明導(dǎo)電層，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小 (小于千分之一英寸 )的透明隔離點(diǎn)把它們隔開絕緣。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，平常相互絕緣的兩層導(dǎo)電層就在觸摸點(diǎn)位置有了一個(gè)接觸，因其中一面導(dǎo)電層接通 Y 軸方向的 5V 均勻電壓場，使得偵測(cè)層的電壓由零變?yōu)榉橇悖@種接通狀態(tài)被控制器偵測(cè)到后，進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與 5V 相比即可得到觸摸點(diǎn)的 Y軸坐標(biāo)，同理得出 X軸的坐標(biāo)，這就是所有電阻技術(shù)觸摸屏共同的最 基本原理。電阻類觸摸屏的關(guān)鍵在于材料科技。電阻屏根據(jù)引出線數(shù)多少，分為四線、五線、六線等多線電阻觸摸屏。電阻式觸摸屏在強(qiáng)化玻璃表面分別涂上兩層 OTI透明氧化金屬導(dǎo)電層，最外面的一層 OTI涂層作為導(dǎo)電體，第二層 OTI則經(jīng)過精密的網(wǎng)絡(luò)附上橫豎兩個(gè)方向的 +5V 至 0V 的電壓場，兩層 OTI 之間以細(xì)小的透明隔離點(diǎn)隔開。當(dāng)手指接觸屏幕時(shí)，兩層 OTI 導(dǎo)電層就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)接觸點(diǎn)，電腦同時(shí)檢測(cè)電壓及電流，計(jì)算出觸摸的位置，反應(yīng)速度為 1020ms。五線電阻觸摸屏的外層導(dǎo)電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料，外導(dǎo)電層由于頻繁觸摸， 使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長使用壽命，但是工藝成本較為高昂。鎳金導(dǎo)電層雖然延展性好，但是只能作透明導(dǎo)體，不適合作為電阻觸摸屏的工作面，因?yàn)樗鼘?dǎo)電率高，而且金屬不易做到厚度非常均勻，不宜作電壓分布層，只能作為探層。 電阻觸摸屏是一種對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境，不怕灰塵和水汽，它可以用任何物體來觸摸 ,可以用來寫字畫畫，比較適合工業(yè)控制領(lǐng)域及辦公室內(nèi)有限人的使用。電阻觸摸屏共同的缺點(diǎn)是因?yàn)閺?fù)合薄膜的外層采用塑膠材料 ,不知道的人太用力或使用銳器觸摸可能劃傷整個(gè)觸摸屏而導(dǎo)致報(bào)廢。不過 ,在限度之內(nèi)，劃傷只會(huì) 傷及外導(dǎo)電層，外導(dǎo)電層的劃傷對(duì)于五線電阻觸摸屏來說沒有關(guān)系 ,而對(duì)四線電阻觸摸屏來說是致命的。 紅外線觸摸屏 紅外線觸摸屏安裝簡單，只需在顯示器上加上光點(diǎn)距架框，無需在屏幕表面加上涂層或接駁控制器。光點(diǎn)距架框的四邊排列了紅外線發(fā)射管及接收管，在屏幕表面形成一個(gè)紅外線網(wǎng)。用戶以手指觸摸屏幕某一點(diǎn)，便會(huì)擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線，電腦便可即時(shí)算出觸摸點(diǎn)的位置。任何觸摸物體都可改變觸點(diǎn)上的紅外線而實(shí)現(xiàn)觸摸屏操 常州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 37 頁 作。早期觀念上，紅外觸摸屏存在分辨率低、觸摸方式受限制和易受環(huán)境干擾而誤動(dòng)作等技術(shù)上的局限， 因而一度淡出過市場。此后第二代紅外屏部分解決了抗光干擾的問題，第三代和第四代在提升分辨率和穩(wěn)定性能上亦有所改進(jìn)，但都沒有在關(guān)鍵指標(biāo)或綜合性能上有質(zhì)的飛躍。但是，了解觸摸屏技術(shù)的人都知道，紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適宜惡劣的環(huán)境條件，紅外線技術(shù)是觸摸屏產(chǎn)品最終的發(fā)展趨勢(shì)。采用聲學(xué)和其它材料學(xué)技術(shù)的觸屏都有其難以逾越的屏障，如單一傳感器的受損、老化，觸摸界面怕受污染、破壞性使用，維護(hù)繁雜等等問題。紅外線觸摸屏只要真正實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定性能和高分辨率，必將替代其它技術(shù)產(chǎn)品而成為觸摸屏市場主流。過去的紅外觸摸屏 的分辨率由框架中的紅外對(duì)管數(shù)目決定，因此分辨率較低，市場上主要國內(nèi)產(chǎn)品為 32*3 40*32，另外還有說紅外屏對(duì)光照環(huán)境因素比較敏感，在光照變化較大時(shí)會(huì)誤判甚至死機(jī)。這些正是國外非紅外觸摸屏的國內(nèi)代理商銷售宣傳的紅外屏的弱點(diǎn)。而最新的技術(shù)第五代紅外屏的分辨率取決于紅外對(duì)管數(shù)目、掃描頻率以及差值算法，分辨率已經(jīng)達(dá)到了 1000*720，至于說紅外屏在光照條件下不穩(wěn)定，從第二代紅外觸摸屏開始，就已經(jīng)較好的克服了抗光干擾這個(gè)弱點(diǎn)。第五代紅外線觸摸屏是全新一代的智能技術(shù)產(chǎn)品，它實(shí)現(xiàn)了 1000*720 高分辨率、多層 次自調(diào)節(jié)和自恢復(fù)的硬件適應(yīng)能力和高度智能化的判別識(shí)別，可長時(shí)間在各種惡劣環(huán)境下任意使用。并且可針對(duì)用戶定制擴(kuò)充功能，如網(wǎng)絡(luò)控制、聲感應(yīng)、人體接近感應(yīng)、用戶軟件加密保護(hù)、紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。原來媒體宣傳的紅外觸摸屏另外一個(gè)主要缺點(diǎn)是抗暴性差，其實(shí)紅外屏完全可以選用任何客戶認(rèn)為滿意的防暴玻璃而不會(huì)增加太多的成本和影響使用性能，這是其他的觸摸屏所無法效仿的。 紅外線式觸摸屏價(jià)格便宜、安裝容易、能較好地感應(yīng)輕微觸摸與快速觸摸。但是由于紅外線式觸摸屏依靠紅外線感應(yīng)動(dòng)作，外界光線變化，如陽光、室內(nèi)射燈等均會(huì)影響其準(zhǔn)確度 。而且紅外線式觸摸屏不防水和怕污垢，任何細(xì)小的外來物都會(huì)引起誤差，影響其性能，不適宜置于戶外和公共場所使用。 電容式觸摸屏 電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導(dǎo)體層外上一塊保護(hù)玻璃，雙玻璃設(shè)計(jì)能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器。 此外，在附加的觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場。用戶觸摸屏幕時(shí)，由于人體電場、手指與導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn)，而其強(qiáng)弱與手指及電極的距離成正比，位于觸摸屏幕后的控制器便會(huì)計(jì)算電 流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置。電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器，更有效地防止外在環(huán)境因素給觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵?；蛴蜐n，電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸摸位置。 電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻屏，當(dāng)然還不能和表面聲波屏和五線電阻屏相比。電容屏反光嚴(yán)重，而且，電容技術(shù)的四層復(fù)合觸摸屏對(duì)各波長光的透光率不均勻，存在色彩失真的問題，由于光線在各層間的反射，還造成圖像字符的模糊。電容屏在原理上把人體當(dāng)作一個(gè)電容器元件的一個(gè)電極使用，當(dāng)有導(dǎo)體靠近與夾層 ITO 工作面之間耦合出足 夠量容值的電容時(shí)，流走的電流就足夠引起電容屏的誤動(dòng)作。我們知道， 常州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 37 頁 電容值雖然與極間距離成反比，卻與相對(duì)面積成正比，并且還與介質(zhì)的的絕緣系數(shù)有關(guān)。因此，當(dāng)較大面積的手掌或手持的導(dǎo)體物靠近電容屏而不是觸摸時(shí)就能引起電容屏的誤動(dòng)作，在潮濕的天氣，這種情況尤為嚴(yán)重，手扶住顯示器、手掌靠近顯示器 7 厘米以內(nèi)或身體靠近顯示器 15 厘米以內(nèi)就能引起電容屏的誤動(dòng)作。電容屏的另一個(gè)缺點(diǎn)用戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時(shí)沒有反應(yīng)，這是因?yàn)樵黾恿烁鼮榻^緣的介質(zhì)。電容屏更主要的缺點(diǎn)是漂移：當(dāng)環(huán)境溫度、濕度改變時(shí)，環(huán)境電場發(fā)生改變時(shí)，都 會(huì)引起電容屏的漂移，造成不準(zhǔn)確。例如：開機(jī)后顯示器溫度上升會(huì)造成漂移：用戶觸摸屏幕的同時(shí)另一只手或身體一側(cè)靠近顯示器會(huì)漂移；電容觸摸屏附近較大的物體搬移后回漂移，你觸摸時(shí)如果有人圍過來觀看也會(huì)引起漂移；電容屏的漂移原因?qū)儆诩夹g(shù)上的先天不足，環(huán)境電勢(shì)面（包括用戶的身體）雖然與電容觸摸屏離得較遠(yuǎn)，卻比手指頭面積大的多，他們直接影響了觸摸位置的測(cè)定。此外，理論上許多應(yīng)該線性的關(guān)系實(shí)際上卻是非線性，如：體重不同或者手指濕潤程度不同的人吸走的總電流量是不同的，而總電流量的變化和四個(gè)分電流量的變化是非線性的關(guān)系，電容觸 摸屏采用的這種四個(gè)角的自定義極坐標(biāo)系還沒有坐標(biāo)上的原點(diǎn)，漂移后控制器不能察覺和恢復(fù)，而且， 4個(gè) A/D 完成后，由四個(gè)分流量的值到觸摸點(diǎn)在直角坐標(biāo)系上的 X、 Y 坐標(biāo)值的計(jì)算過程復(fù)雜。由于沒有原點(diǎn)，電容屏的漂移是累積的，在工作現(xiàn)場也經(jīng)常需要校準(zhǔn)。電容觸摸屏最外面的矽土保護(hù)玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲擊，敲出一個(gè)小洞就會(huì)傷及夾層 ITO，不管是傷及夾層 ITO還是安裝運(yùn)輸過程中傷及內(nèi)表面 ITO層，電容屏就不能正常工作了。 表面聲波觸摸屏 表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻 璃平板，安裝在CRT、 LED、 LCD 或是等離子顯示器屏幕的前面。這塊玻璃平板只是一塊純粹的強(qiáng)化玻璃，區(qū)別于別類觸摸屏技術(shù)是沒有任何貼膜和覆蓋層。玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器，右上角則固定了兩個(gè)相應(yīng)的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個(gè)周邊則刻有 45176。 角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。 工作原理以右下角的 X軸發(fā)射換能器為例：發(fā)射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為