【導(dǎo)讀】七八十年代，是中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的初期。各行各業(yè)急待發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建。設(shè)如火如荼地進(jìn)行著。廠房、設(shè)備、交通設(shè)施需求急劇增加，各種金屬管的需求已遠(yuǎn)。由于國(guó)內(nèi)技術(shù)水平的落后，許多彎管設(shè)備開發(fā)設(shè)計(jì)只停留在初級(jí)階段，繼電器式。導(dǎo)管的傳統(tǒng)彎曲是依據(jù)二維產(chǎn)品圖樣，采用裝砂填料熱彎、裝砂填料手工冷。彎、普通機(jī)彎以及鋼管充液壓彎等方法進(jìn)行的。傳統(tǒng)彎管完全憑借操作者的經(jīng)驗(yàn)和技。術(shù)熟練程度來控制產(chǎn)品質(zhì)量。因此，管形差異較大，校正量大，大管徑導(dǎo)管彎曲質(zhì)量。持，在彎曲部位劃線，加熱彎曲，與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)樣對(duì)比并校形，切端頭，去毛刺，吹凈，形管不斷的頂出導(dǎo)致矩形管輸出軌跡變化，形成客車車身所需要的弧桿件。更為嚴(yán)重的是，由于。目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)客車生產(chǎn)廠家正。逐步采用冷彎型鋼制作客車骨架，由此產(chǎn)生了冷彎型鋼的彎制工藝問題。應(yīng)生產(chǎn)各種不同對(duì)稱截面的冷彎型鋼、薄壁矩形管材以及圓管的彎曲加工。由金屬工藝學(xué)方面的知識(shí)可知,不同材質(zhì)

　　

【正文】 將比 STS提前 ? s變低，且在整個(gè)轉(zhuǎn)換期間內(nèi)不導(dǎo)通。表 31給出了 AD1674的邏輯控制真值表。 表 31 AD1674邏輯控制真值表 由于 51系列單片機(jī)進(jìn)行 I/0操作需要幾微秒的 時(shí)間，而單片機(jī)從啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換器到讀取A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)以及進(jìn)行存數(shù)、循環(huán)計(jì)數(shù)等操作要執(zhí)行幾條指令，即需要幾微秒到幾十微秒的時(shí)間，因此要對(duì)變化速度在幾十 us的動(dòng)態(tài)信號(hào)進(jìn)行采樣，由單片機(jī)及其直接控制 A/D轉(zhuǎn)換器 (即使是高速 A/D轉(zhuǎn)換器 )構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是不能勝任的。采用多個(gè)采樣保持器 (S/H)將動(dòng)態(tài)信號(hào)的變化過程記錄下來的方法具有容易實(shí)現(xiàn)、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，但當(dāng)需要被測(cè)信號(hào)進(jìn)行多點(diǎn) (100點(diǎn)以上 )采樣時(shí)，這種方法的硬件結(jié)構(gòu)顯得過于復(fù)雜，因而是不適用的。為了實(shí)現(xiàn)較高速度數(shù)據(jù)采集及傳輸，除了要盡量減少 A/D轉(zhuǎn)換器 的轉(zhuǎn)換時(shí)間外，還要盡可能減少 ADC采集的數(shù)據(jù)傳送到系統(tǒng)內(nèi)存所需要的時(shí)間。采用中斷或查詢方式時(shí)，單片機(jī)無法實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳輸。從普遍的情況來講，要實(shí)現(xiàn)對(duì)快速變化的動(dòng)態(tài)信號(hào)的采樣，應(yīng)選用轉(zhuǎn)換時(shí)間不大于幾 us的高速 A/D轉(zhuǎn)換器，在 DMA方式而不是 CPU的控制下，將 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果直接存到 RAM中。由于 DMA完成每個(gè)數(shù)據(jù)傳送的時(shí)間遠(yuǎn)比 CPU控制時(shí)所需時(shí)間為少，因而可以大大提高系統(tǒng)的采集速率。 DMA(即外設(shè)與內(nèi)存之間數(shù)據(jù)直接傳輸 )控制電路以其高效、高速、占用 23 CPU資源少等特點(diǎn)已在微機(jī)中成熟應(yīng)用。在微 機(jī)中，它是通過安裝在主板上的專用 DMA控制芯片或集成于外圍控制芯片來實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)通常不具有 DMA功能，也沒有現(xiàn)成的控制芯片可以利用。雖然近些年來單片機(jī)的速度有所提高，但是仍然無法滿足高速數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)膱?chǎng)合。而且由于總線和系統(tǒng)組成方面的差異無法將微機(jī)中的 DMA電路移植到單片機(jī)系統(tǒng)中。本數(shù)據(jù)采集器采用數(shù)據(jù)邏輯電路設(shè)計(jì)一種類似的 DMA控制電路。寫地址產(chǎn)生電路是一 20位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)地址。計(jì)數(shù)脈沖通過單片機(jī)?？偩€的選擇控制有單片機(jī)的端口 74HC174三態(tài)總線收發(fā)器使 74HC174總線收發(fā)器一端并接至 RAM,另端接單片機(jī)系統(tǒng)總線 。A/D轉(zhuǎn)換外部總線接 74HC174的一端，另一端接單片機(jī)系統(tǒng)總線。 A/D轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)和讀寫直接有單片機(jī)端口來實(shí)現(xiàn)。通過數(shù)據(jù)采集，把數(shù)據(jù)信息反饋到工控機(jī)中，對(duì)彎曲油缸進(jìn)行位移的精確控制，以達(dá)到彎管的要求。 傳感器的選擇與設(shè)計(jì) 在此二維彎管機(jī)控制系統(tǒng)中，由于需要控制兩種油缸的位移和位置精度，因此需要兩種傳感器類型。 （ 1）對(duì)于頂鐓油缸控制回路，頂鐓油缸的位置和速度由光電脈沖傳感器檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字脈沖信號(hào)反饋給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行頂鐓 油缸速度和位置的監(jiān)測(cè)、控制。我選擇了一種新型的光電脈沖編碼器： SG9207光電脈沖編碼器 。該編碼器 選用電壓為 +12V（ +5V），光柵 1200（ 720）條，每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生 1200（ 720）個(gè)脈沖。具有靈敏度高，不丟轉(zhuǎn)、高速、抗低溫、防抖動(dòng)等功能。被廣泛應(yīng)用于 機(jī)械 測(cè)量 位置 。 該光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。光電編碼器每轉(zhuǎn)輸出 600 個(gè)脈沖，五線制。其中兩根為電源線，三根為脈沖線 (A 相、 B 相、 Z)。電源的工作電壓為 （ +5～ +24V）直流電源。光電編碼器是由光柵盤和 光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，其原理示意圖如圖 14所示；通過計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差 90186。的兩路脈沖信號(hào)。 圖 38 光電編碼器的工作原理圖 24 工作原理 :當(dāng)光電編碼器的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) A、 B兩根線都產(chǎn)生脈沖輸出 ,A、 B 兩相脈沖相差 90度相位角，由此可測(cè)出光電編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)方向與電機(jī)轉(zhuǎn)速。如果 A相脈沖比 B相脈沖超前則光電編碼器為正轉(zhuǎn) ,否則為反轉(zhuǎn) .Z 線為零脈沖線 ,光電編碼器每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一個(gè)脈沖 .主要用作計(jì)數(shù)。 A 線用來測(cè)量脈沖個(gè)數(shù) ,B 線與 A線配合可測(cè)量出轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 當(dāng)測(cè)出的脈沖個(gè)數(shù)與計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)值有偏差時(shí) ,可根據(jù)電壓與脈沖個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出輸出給伺服系統(tǒng)的增量電壓 △U ，經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換，再計(jì)算出增量脈沖個(gè)數(shù)，等下減去。當(dāng) 運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)路線越長(zhǎng)，離我們預(yù)制的路線偏離就多了。這時(shí)系統(tǒng)起動(dòng)位置環(huán)，通過不斷測(cè)量光電編碼器每秒鐘輸出的脈沖個(gè)數(shù)，并與標(biāo)準(zhǔn)值 PD（理想值）進(jìn)行比較，計(jì)算出增量 △P 并將之轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的 D/A 輸出數(shù)字量，通過控制器減少輸個(gè)電機(jī)的脈沖個(gè)數(shù)，在原來輸出電壓的基礎(chǔ)上減去增量，迫使電機(jī)轉(zhuǎn)速降下來，當(dāng)測(cè)出的 △P 近似為零時(shí)停止調(diào)節(jié)，這樣可將電機(jī)轉(zhuǎn)速始終控制在允許的范圍內(nèi) 。 測(cè)量和儀器儀表技術(shù)的進(jìn)步是在多種基礎(chǔ)科學(xué)（如材料科學(xué)、光電子技術(shù)和空間技術(shù)等）的理論與實(shí)踐的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。近年來，隨著光纖通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是光纖 與光電器件的理論、工藝水平和性能的不斷提高和完善，使光纖技術(shù)進(jìn)入了非通訊領(lǐng)域。光纖傳感技術(shù)自 80年代以來，受到世界各國(guó)的極大重視，十幾年來，光纖傳感器一直被設(shè)想為主導(dǎo)傳感技術(shù)，但至今尚未實(shí)現(xiàn)。雖然對(duì)各種各樣的光纖傳感機(jī)理進(jìn)行了大量的研究和開發(fā)，但實(shí)用化的例子還是有限的。在現(xiàn)代信息社會(huì)中，隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和完善，光纖傳感技術(shù)及其應(yīng)用將有著越來越重要的地位 。 （ 2）對(duì)于彎曲油缸控制回路，彎曲油缸伸長(zhǎng)量由位移傳感器檢測(cè)并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號(hào)。 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)加工中，越來越高的技術(shù)指標(biāo)和加工精度要求有新型、快速 、柔性好、能直接在生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行非破壞性產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的傳感器。位移是工業(yè)產(chǎn)品的重要特征參數(shù)。以往典型的測(cè)位移方法靠的是機(jī)械接觸，十幾年前， 電感 技術(shù)已應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域 ，電感位移傳感器 是光電子技術(shù)的新結(jié)晶，它具有常規(guī)檢測(cè)技術(shù)不可比擬的諸多優(yōu)點(diǎn)，而且能實(shí)現(xiàn) “ 傳 ” 和 “ 感 ” 的合二為一。由于其體積小、抗電磁干擾能力強(qiáng)、易柔性彎曲、可在某些特殊場(chǎng)合下工作，所以，用光纖傳感器進(jìn)行非接觸的尺寸測(cè)量，是當(dāng)今測(cè)量領(lǐng)域中傳感技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)方向之一 。經(jīng)過查閱有關(guān)資料和書籍，我選擇 RCL40油缸用電感直線位移傳感器 。該傳感器的有關(guān)參數(shù)如 下， 傳感器和信號(hào)處理器分離式，其間連線距離最大 50 米。其輸出有二線制、三線制電流， 4線制電壓。 傳感器能承壓 350bar。 量程： 50～ 1100（ 2021） mm；線性：177。 ～ %； 輸出： 0～ 20mA、 4～ 20mA、 0～ 5V、 工作溫度：－ 40～＋ 155℃，信號(hào)處理器－ 25～ 85℃，溫漂 %/℃ 信號(hào)處理器尺寸： 80x75x60mm 供電： 9～ 30VDC 25 這是 一種非接觸測(cè)量物體位移的傳感器 ， 其中圖像變換、 A/D轉(zhuǎn)換、后期數(shù)據(jù)處理和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)這幾項(xiàng)關(guān)鍵 技術(shù)都有一定的優(yōu)越性 具有穩(wěn)定 、可靠、精度高以及性價(jià)比高的特點(diǎn)。 可以 在自動(dòng) 彎管 控制場(chǎng)合，準(zhǔn)確的測(cè)量一些缺口、間隙的寬度，以進(jìn)行閉環(huán)自動(dòng)控制 ，非常適合對(duì)彎曲油缸的伸長(zhǎng)位移進(jìn)行監(jiān)控。 26 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 本次設(shè)計(jì)是以過去彎管機(jī)的基本構(gòu)架為理論基礎(chǔ)，通過液壓、機(jī)電一體化、伺服系統(tǒng)等課程的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，分析了傳統(tǒng)彎管機(jī)的不足和缺陷，運(yùn)用了全新的機(jī)電傳動(dòng)控制方面的知識(shí)，進(jìn)行了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用此系統(tǒng)的二維數(shù)控彎管機(jī)可以在客車行業(yè)投入生產(chǎn)使用，進(jìn)行頂棚橫梁的彎曲變形工作，可以節(jié)省大量的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，而且性 能有可靠性。全自動(dòng)液壓數(shù)控二維彎管機(jī)的應(yīng)用大大減少校形的工作量，降低了后續(xù)工序中與之對(duì)應(yīng)裝配的質(zhì)量控制難度，使客車整體外觀更加平整。 客車的生產(chǎn)過程中，頂棚橫梁的形狀，不僅僅是需要美觀大方的產(chǎn)品，而更是這個(gè)車體保持一個(gè)安全構(gòu)架的保證，客車骨架的弧度管的加工質(zhì)量與加工效率在整個(gè)客車生產(chǎn)過程是至關(guān)重要的一環(huán)，弧度管彎制的精度直接關(guān)系到客車的整體形狀外觀和車體的安全性能。所以，弧度管的彎制必須有與之適合的設(shè)備及合理的質(zhì)量控制，這樣才能滿足生產(chǎn)當(dāng)中對(duì)精度和效率的要求。目前我國(guó)的彎管機(jī)研究已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，新型三維彎管機(jī)也在探索應(yīng)用中，但是國(guó)產(chǎn)數(shù)控彎管機(jī)的性能要想再上一個(gè)臺(tái)階，就必須在某些控制元件上有新的突破，經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，我覺得國(guó)產(chǎn)數(shù)控彎管機(jī)的數(shù)控以及液壓元件是影響彎管機(jī)質(zhì)量的關(guān)鍵部件，是制約彎管機(jī)性能的主要問題所在，必須提高數(shù)控液壓元件的質(zhì)量。 27 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了導(dǎo)師岳曉峰教授的悉心指導(dǎo)，同時(shí)還得到了何學(xué)長(zhǎng)的全力幫助。岳老師平時(shí)治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，尤其在電氣方面，有很高的水平，同時(shí)也給了我很大幫助。岳老師雖然研究工作非常繁忙，但他對(duì)我的設(shè)計(jì)工作很關(guān)心，每次我設(shè)計(jì)遇到問題的時(shí)候，岳老 師都會(huì)耐心的進(jìn)行講解。岳老師對(duì)工作的敬業(yè)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)以及平易近人的作風(fēng)，讓我感到很佩服，也應(yīng)該是我們學(xué)習(xí)的榜樣，在這里，我衷心的感謝岳老師對(duì)我的幫助。 還有很多老師和同學(xué)在我的設(shè)計(jì)過程中給過我很大幫助，在這里不能一一敘述，在這次設(shè)計(jì)結(jié)束之際，我再一次感謝你們的指導(dǎo)、鼓勵(lì)和幫助，有了你們的細(xì)心教導(dǎo)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才得以順利進(jìn)行！ 28 參考文獻(xiàn) 1 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì) ， 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) . 新版 15 卷 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2 寇尊權(quán) .機(jī)械設(shè) 計(jì)課程設(shè)計(jì) .吉林科學(xué)技術(shù)出版社， 3 唐勁松 .簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) .上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 4 楊黎明 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè) .國(guó)防工業(yè)出版社， 5 高春甫、艾學(xué)忠 .微機(jī)測(cè)控技術(shù) .科學(xué)出版社， 6 常文秀 .電工學(xué) II(電子技術(shù) ) .機(jī)械工業(yè)出版社， 7 劉躍南 .機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) .機(jī)械工業(yè)出版社， 8 楊幫文 .現(xiàn)代新潮傳感器應(yīng)用手冊(cè) .機(jī)械工業(yè)出版社， 9 機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社第二版 10 林述溫，范揚(yáng)波 .機(jī)電裝備設(shè)計(jì) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 11 鄭玉華，秦四成 .典型機(jī)構(gòu)產(chǎn)品構(gòu)造 .北京：科學(xué)出版社， 2021 12 鄧星鐘，朱承高 .機(jī)電傳動(dòng)機(jī)構(gòu) .武漢：華中科技大學(xué)出版社 13 朱喜林，張代治 .機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ) .北京：科學(xué)出版社， 2021 14 秦榮榮，崔可維 .機(jī)械原理 . 長(zhǎng)春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社 15 韋子枝等 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