【正文】 Manufactureing39。Trends in Rapid Prototyping amp。并向我所引用資料的作者致敬，感謝你們對(duì)學(xué)術(shù)的貢獻(xiàn)及對(duì)我的幫助。在論文完成之際，謹(jǐn)向劉利劍老師致以最衷心的感謝！同時(shí)這次設(shè)計(jì)的順利完成，也離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。劉老師廣博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)創(chuàng)新的治學(xué)風(fēng)范、敏銳深刻的洞察力、開放性思維方式、平易近人的作風(fēng)、敏銳深刻的洞察力、開放性思維方式、平易近人的作風(fēng)和誨人不倦的精神，無(wú)不使學(xué)生備受啟迪，奮發(fā)向上、勇往直前。綜合得到的收獲和教訓(xùn)，我在今后的生活中一定會(huì)好好使用這些收獲，使我的生活、學(xué)習(xí)、工作得到更好的繼續(xù)發(fā)展，進(jìn)而能為社會(huì)做更多的服務(wù)；同時(shí)對(duì)教訓(xùn)進(jìn)行深刻的反省，最終使教訓(xùn)轉(zhuǎn)化為更多的收獲。另外，還發(fā)現(xiàn)自己在做一件事情時(shí)缺乏足夠的耐性，總想一蹴而就、一勞永逸，這對(duì)做好一件情是極其有害的。以上這些是我在設(shè)計(jì)中的一些收獲，當(dāng)然，有收獲就會(huì)有教訓(xùn)，在這幾個(gè)月中我得到的教訓(xùn)也是頗多的。這次設(shè)計(jì)鍛煉了我各方面的能力，包括綜合分析解決問題的能力、查閱手冊(cè)和各種資料的能力、從眾多的無(wú)序事物中提取對(duì)自己有用事物的能力，綜合起來(lái)講就是鍛煉了我獨(dú)立的或者和同學(xué)合作的完成一項(xiàng)實(shí)際機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的各方面的能力。在這幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，綜合運(yùn)用了大學(xué)幾年中所學(xué)過(guò)的各科知識(shí)，包括基礎(chǔ)理論知識(shí)、專業(yè)知識(shí)，尤其是專業(yè)知識(shí)。組成單輪、雙輪轉(zhuǎn)動(dòng)、無(wú)輪直線移動(dòng)等形式的行程開關(guān)。LX19系列行程開關(guān)采用雙斷點(diǎn)瞬動(dòng)式結(jié)構(gòu)，安裝在金屬外殼內(nèi)構(gòu)成防護(hù)式?？紤]結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選用LX19型系列行程開關(guān)。工作條件：環(huán)境溫度零下25度到55度（不結(jié)露時(shí)）；相對(duì)濕度為35%85%；安裝低海拔高度不超過(guò)2000m。E3SC系列光電開關(guān)檢測(cè)距離遠(yuǎn)檢測(cè)物體范圍廣，具有耐油、耐水的優(yōu)點(diǎn)，且有功能多、壽命長(zhǎng)、功耗低、響應(yīng)速度快、有防止相互干擾的機(jī)能（回饋反射型和擴(kuò)散反射型）等優(yōu)點(diǎn)。兩者原理相同，只是型號(hào)不同，故做統(tǒng)一介紹。對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。(6) 精度精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過(guò)使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。(5) 穩(wěn)定性傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，其線性度也是相對(duì)的。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。(4) 線性范圍傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測(cè)量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡員減少?gòu)耐饨缫氲母蓴_信號(hào)。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。(1) 根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型要進(jìn)行—個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。在成型機(jī)的控制系統(tǒng)中，用KT8系列溫度控制卡。常用的溫度控制卡有：緊湊型溫度控制卡（KT2）、簡(jiǎn)單，精確，經(jīng)濟(jì)的控制卡（KT系列）。 溫度控制卡溫度控制卡用來(lái)控制成型機(jī)激光器室的溫度。分為過(guò)零型和移相型兩類。(1) 直流型SSR 直流SSR主要用于直流負(fù)載的場(chǎng)合，輸出工作電壓30180V（5V開始工作）。固態(tài)繼電器（Solid State Relay）SSR是用晶體管或可控硅代替電磁式繼電器，SSR無(wú)觸點(diǎn)，響應(yīng)快，并且將光電隔離集成到一起。由于固態(tài)繼電器輸入控制電流小，輸出無(wú)觸點(diǎn)，所以與電磁式繼電器相比，具有體積小、重量輕、無(wú)機(jī)械噪聲、無(wú)抖動(dòng)和回跳、開關(guān)速度快、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。所提供的ISA、PCI數(shù)量也可根據(jù)用戶需求隨意調(diào)整。傳統(tǒng)的商用母板上PCI、ISA數(shù)量固定，早期主板由于面積所限，一般僅提供3個(gè)PCI，3個(gè)ISA槽，后來(lái)ISA在民用市場(chǎng)面臨淘汰，因此諸多商用主板廠商基于成本考量，取消ISA槽，或僅提供一個(gè)ISA槽。而一些從事視頻監(jiān)控的廠家，由于ISA帶寬根本無(wú)法滿足苛刻的視頻帶寬需要，必然要采用PCI視頻捕捉卡，但是也許會(huì)同時(shí)選擇幾個(gè)ISA界面的IO卡配合攝像頭云臺(tái)使用。而視用戶需求，所使用的ISA、PCI槽也不同。還存在另外一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：具有極佳的擴(kuò)展性。研華第一款BP架構(gòu)的產(chǎn)品出現(xiàn)在1991年，早期由于沒有PCI總線，該款產(chǎn)品是基于ISA總線的。這種設(shè)計(jì)理念影響了整個(gè)工控機(jī)的發(fā)展。因此工程師們想到另外一個(gè)方法，取消母板架構(gòu)，而把核心的CPU處理單元做在一張插卡上，其它的擴(kuò)展界面則做在底板上，底板是由一些連接器和無(wú)源器件組成的。更換母板需要在母板拿走之前把所有的插卡和電纜都拔掉。這種架構(gòu)主要有優(yōu)點(diǎn)：維護(hù)時(shí)間減少。早期的工控機(jī)就是一個(gè)質(zhì)量更好的PC。AT/XT個(gè)人電腦基本類似，只是在防塵和外殼、硬盤保護(hù)方面做出了加強(qiáng)。不論在那一個(gè)作業(yè)領(lǐng)域，由于它擁有許多通信功能的組合，均得以針對(duì)特殊需求，構(gòu)建具有多元性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)，溝通整條生產(chǎn)線。最重要的，它具有豐富功能的組合，可適應(yīng)廣泛的應(yīng)用層面。它特重生產(chǎn)設(shè)備的機(jī)器間接口，強(qiáng)調(diào)機(jī)器之間如何自動(dòng)溝通呼應(yīng)。7532 工控機(jī)的選擇早在80年代初期，美國(guó)AD公司就推出了類似IPC的MAC150工控機(jī)，隨后美國(guó)IBM公司在85年正式推出工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)IBM7532。這類機(jī)箱由于體積小，并且應(yīng)用環(huán)境在某設(shè)備內(nèi)部，因此設(shè)計(jì)理念也重在散熱和擴(kuò)展性能上。傳統(tǒng)的上架式19英寸機(jī)箱體積基本很難滿足要求，因此針對(duì)此種客戶需求，推出了壁掛式的機(jī)箱。(2) 壁掛式此外，由于某些設(shè)備制造商需要把控制中心（IPC）放置在其設(shè)備之中。對(duì)于4U，7U的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于機(jī)箱的體積變大，在狹小機(jī)箱中面臨散熱因素已不是主要考慮因素。對(duì)于1U工控機(jī)，多用于對(duì)體積要求較高的電信領(lǐng)域，大多配合上架使用，配合1U高度的蝶型底板，可支持最高兩個(gè)PCI全長(zhǎng)卡。由于機(jī)箱體積有限，但CPU的功耗日益加大（最新的P4CPU功耗已超過(guò)100W），因此內(nèi)部散熱風(fēng)流設(shè)計(jì)變成了廠商面臨的最大問題。針對(duì)客戶的不同需求，廠商提供了1U、2U、3U、4U、5U和7U高度的機(jī)箱。(1) 上架式現(xiàn)在市場(chǎng)上最為常見的研華工控機(jī)IPC－610就是標(biāo)準(zhǔn)的4U高度19英寸上架式機(jī)箱。因此對(duì)尺寸有較嚴(yán)格的要求。因此在設(shè)計(jì)和選擇工控機(jī)平臺(tái)的時(shí)候，考慮的更多的是機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。工控機(jī)箱標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為19英寸，高度為4U。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)工控機(jī)的廠家有華北工控、研華、研翔、愛雷絲等。其主要特點(diǎn)是：工作溫度0600C；裝有“看門狗”計(jì)時(shí)器；低功耗，最大時(shí)為5V/。 (3) 工業(yè)電源 為AT開關(guān)電源，平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間達(dá)到250，000小時(shí)。 (2) 無(wú)源底板 無(wú)源底板的插槽由ISA和PCI總線的多個(gè)插槽組成，ISA或PCI插槽的數(shù)量和位置根據(jù)需要有一定選擇，該板為四層結(jié)構(gòu)，中間兩層分別為地層和電源層，這種結(jié)構(gòu)方式可以減弱板上邏輯信號(hào)的相互干擾和降低電源阻抗。CPU及各功能模塊皆使用插板式結(jié)構(gòu)，并帶有壓桿軟鎖定，提高了抗沖擊、抗振動(dòng)能力；機(jī)箱內(nèi)裝有雙風(fēng)扇，正壓對(duì)流排風(fēng)，并裝有濾塵網(wǎng)用以防塵；配有高度可靠的工業(yè)電源，并有過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)； 電源及鍵盤均帶有電子鎖開關(guān)，可防止非法開、關(guān)和非法鍵盤輸入； 具有自診斷功能； 可視需要選配I/O模板；設(shè)有“看門狗”定時(shí)器，可以用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)出錯(cuò)并自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行；開放性好，兼容性好，吸收了PC機(jī)的全部功能，可直接運(yùn)行PC機(jī)的各種應(yīng)用軟件；可配置實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，便于多任務(wù)的調(diào)度和運(yùn)行；可采用無(wú)源母板（底板），方便系統(tǒng)升級(jí)。(3) 工控機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域自1984年國(guó)內(nèi)開始從事開發(fā)和推廣應(yīng)用工控機(jī)以來(lái)，已被廣泛地應(yīng)用于鋼鐵冶金、石油化工、機(jī)電成套設(shè)備、醫(yī)藥食品、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)爐窯等工業(yè)領(lǐng)域、以及軍工和科研設(shè)備中。 注：除了以上的特點(diǎn)外，其余基本相同。 3) 機(jī)箱內(nèi)有專門電源，電源有較強(qiáng)的抗干擾能力。因此，工控機(jī)與普通計(jì)算機(jī)相比必須具有以下特點(diǎn)： 1) 機(jī)箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。細(xì)分驅(qū)動(dòng)的原理如圖10：圖10 細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的原理 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 工控機(jī)的簡(jiǎn)介(1) 工控機(jī)定義工控機(jī)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，但現(xiàn)在，更時(shí)髦的叫法是產(chǎn)業(yè)電腦或工業(yè)電腦，英文簡(jiǎn)稱IPC，全稱Industrial Personal Computer。在步進(jìn)電機(jī)步距角不能滿足使用的條件下，可采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的原理是通過(guò)改變相鄰（A，B）電流的大小，以改變合成磁場(chǎng)的夾角來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的。步進(jìn)電機(jī)一經(jīng)定型，其性能取決于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。平均電流越大電機(jī)力矩越大，要達(dá)到平均電流大這就需要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡量克服電機(jī)的反電勢(shì)。通電時(shí)間斷電時(shí)間周 期脈沖高度t圖8 脈沖輸出 (2) 功率放大功率放大是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最為重要的部分。以上為步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)的控制順序及控制模型，如果按上述逆順序進(jìn)行控制，則步進(jìn)電機(jī)將向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。用軟件實(shí)現(xiàn)脈沖波的方法是先輸出一高電平，然后再利用軟件延時(shí)一段時(shí)間，而后輸出低電平延時(shí)。但由于步進(jìn)電機(jī)的“步進(jìn)”是需要一定的時(shí)間的，所以在送一高脈沖后需延長(zhǎng)一段時(shí)間，以使步進(jìn)電機(jī)達(dá)到指定的位置。接通和斷開時(shí)間可用延時(shí)的辦法來(lái)控制。脈沖高度是由使用的數(shù)字元件電平來(lái)決定的，如一般TTL電平為05V，COMS電平為010V等。在步進(jìn)電機(jī)控制軟件中要解決的一個(gè)重要問題，就是產(chǎn)生一個(gè)如下圖所示的周期性脈沖序列。功率放大器的作用是把控制輸出的環(huán)形脈沖加以放大，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成理論簡(jiǎn)介步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)主要是由步進(jìn)控制器、功率放大器及步進(jìn)電極組成。其它特性還有慣頻特性、起動(dòng)頻率特性等。電機(jī)的共振點(diǎn): 步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)的共振區(qū)一般在180250pps之間（）或在400pps左右（），電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓越高，電機(jī)電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。最大空載的運(yùn)行頻率： 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。 步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語(yǔ)步距角精度：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無(wú)關(guān)。定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場(chǎng)齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的）。θ=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。 步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語(yǔ)相數(shù)：產(chǎn)生不同對(duì)極N、S磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)，常用m表示。 感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)以相數(shù)可分為 ：二相電機(jī)、三相電機(jī)、四相電機(jī)、五相電機(jī)等。不難發(fā)現(xiàn)其條件為一個(gè)二相電機(jī)的內(nèi)部繞組與四相電機(jī)完全一致，小功率電機(jī)一般直接接為二相，而功率大一點(diǎn)的電機(jī)，為了方便使用，靈活改變電機(jī)的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，往往將其外部接線為八根引線（四相），這樣使用時(shí)，既可以作四相電機(jī)使用，可以作二相電機(jī)繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。一個(gè)四相電機(jī)可以作四相運(yùn)行，也可以作二相運(yùn)行（必須采用雙極電壓驅(qū)動(dòng)），而反應(yīng)式電機(jī)則不能如此。因永磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢(shì)，其自身阻尼作用比較好，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動(dòng)小。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分的廣泛?，F(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、電磁式步進(jìn)電機(jī)、混合式步進(jìn)電機(jī)和單相式步進(jìn)電機(jī)等。步進(jìn)電機(jī)通過(guò)環(huán)形分配器和功率放大器使勵(lì)磁繞組按照順序輪流接通直流電源，在空間形成一種階躍變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子步進(jìn)式的轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與否由脈沖的接通與否相關(guān)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢與脈沖頻率的高低相對(duì)應(yīng)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的改變由脈沖方向的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，用計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為了一種必然的趨勢(shì)，也符合工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢(shì)。原來(lái)的步進(jìn)電機(jī)消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計(jì)電路。在上個(gè)世紀(jì)初，造船工藝發(fā)展很快，同時(shí)也使得步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常，可按下鍵盤板上方的紅色蘑菇頭應(yīng)急按鈕，系統(tǒng)將全部斷電。當(dāng)激光器、冷卻器、掃描器、電機(jī)、通風(fēng)五鍵均打開，工作狀態(tài)燈為綠，表示處于正常工作狀態(tài)，加工完畢設(shè)備自動(dòng)關(guān)機(jī)，綠燈閃亮，紅燈滅表示加工完成，當(dāng)加熱裝置因意外失控而