【正文】 在此對他們也表示深深的謝意！附 錄Automated modular fixture planning based onlinkage mechanism theory1. IntroductionModular fixture is a kind of very promising flexible fixture devices in manufacturing. It is also used in assembly and verification processes. The use of modular fixture seems to be a trend in the manufacturing field as it can meet the desire for greater flexibility (. it is able to deal with the workpieces with irregular shapes by bining modular fixture elements). By using modular fixtures, the flexibility and rapid response capability of manufacturing systems can be improved.However, modular fixture planning is a very difficult problem, especially for the modular fixture with the dowelpin system as the locators of such modular fixtures can only be inserted into the fixed doweled holes. That is why modular fixtu。工機系的各位前輩給予我的無私幫助，彌補了我的經(jīng)驗不足。同樣也要感謝同組的李**、徐**的全力幫助，正是有了他們的熱情幫助，論文完成的路上才少了幾分阻力。在此對于*教授表示衷心的感謝。Reverse En2gr. ,J . of Engr. Design and Automation，1997[20]Jen ,Dwight improved shear test fixture using the iosipescu of Celluosic Materials,1999致 謝 本論文的順利完成離不開于*教授的大力支持和幫助。理論. 北京：機械工業(yè)出版社，1990[14]：機械工業(yè)出版社，2004[15] （上、下冊）.高等教育出版社，2005[16]武良臣，郭培紅. ：煤炭工業(yè)出版社，2003[17]麻建東，劉璇. 三維組合夾具元件庫的建立. 北京輕工業(yè)學院學報，2001[18]Markus A, Markusek E, Farkas J.參考文獻[1] 徐志剛. ，2000[2]鄧星鐘. 機電傳動控制. 武漢：華中科技大學出版社，2001[3]合肥工業(yè)大學. ：合肥工業(yè)大學出版社，1990[4]濮良貴 ，紀名剛. 機械設計. 北京：高等教育出版社，2006[5]哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室. ： 高等教育出版社，2002[6]，2005[7]東莞輝科自動化科技有限公司. 點膠機產(chǎn)品手冊，2006[8]聚寶機械制造實業(yè)公司. 紫外線照射產(chǎn)品手冊，2006[9]欒桂東 張金鐸. ： 西安電子科技大學出版社，2002[10]歐姆龍自動化工業(yè)大連有限公司. 歐姆龍自動化產(chǎn)品手冊，2007[11]. ：機械工業(yè)出版社，2003[12]：機械工業(yè)出版社，2002[13] 朱耀祥. 組合夾具——組裝在圖210中氣缸動作，當氣缸活塞運動到下止點，下止點磁力傳感器動作產(chǎn)生電信號輸入PLC，并且只有當活塞桿帶動的接近式傳感器同樣產(chǎn)生信號時，PLC程序判斷注膠條件滿足（否則報警并且停止動作），PLC輸出信號，控制氣缸活塞回縮，當達到上止點，上止點磁力傳感器產(chǎn)生輸入信號，PLC輸出信號控制主傳動氣缸動作，活塞伸長，圓形底盤轉(zhuǎn)動90176。但是對于每個模塊來說，其PLC控制是全自動的。所謂自動化就是當機械啟動后，整個過程在PLC程序的控制之下是持續(xù)的，連續(xù)送料連續(xù)注膠；半自動就是每次只是完成一個加工周期，即在PLC程序的控制下，夾具工程只完成一個產(chǎn)品的加工；單動就是指每按下一次按鈕，夾具工程只完成一個工位的動作（即圓形底盤轉(zhuǎn)動90176。③用戶程序的語句編排。②輸出繼電器的動作延遲 對繼電器輸出型的PLC，把從輸出鎖存器ON到輸出觸電ON所經(jīng)歷的時間稱為輸出ON延時，一般需十幾個毫秒。從輸入端ON到輸入濾波器輸出ON所經(jīng)歷的時間為輸入ON延時。但是一般掃描周期只有十幾毫秒，最多幾十毫秒，因此在慢速控制系統(tǒng)中，可以認為輸入信號一旦變化就立即能進入輸入映像寄存器中，其對應的輸出信號也可以認為是及時地，而在要求快速響應的控制中就成了需要解決的問題。 PLC的I/O滯后現(xiàn)象由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，而且對輸入和輸出信號只在每個掃描周期的I/O刷新階段集中輸入并集中輸出，所以必然會產(chǎn)生輸出信號相對輸入信號的滯后現(xiàn)象。如果由于CPU內(nèi)部故障使程序進入死循環(huán)，那么掃描周期將超過監(jiān)視定時器的定時時間。在PLC內(nèi)部設置了一個監(jiān)視定時器WDT，其定時時間可設置為大于用戶程序的掃描時間，在每個掃描周期的公共處理階段將監(jiān)視定時器復位。其四，執(zhí)行用戶程序的結(jié)果要保持到下一個掃描周期的用戶程序執(zhí)行階段。其二，元件映像寄存器的內(nèi)容雖程序的執(zhí)行在改變，前一步的結(jié)算結(jié)果隨即作為下一步的結(jié)算條件，這一點與輸入映像寄存器完全不同。完成上述各階段的處理后，又返回公共處理階段，周而復始的進行掃描。I/O刷新階段的時間長短取決于I/O點數(shù)的多少。自從輸入映像寄存器就與外界隔離，無論輸入點的狀態(tài)怎么變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容都保持不變，一直到下一個掃描周期的I/O刷新階段，才會寫進新內(nèi)容，這就是說，各輸入映像寄存器的狀態(tài)要保持一個掃描周期不變。4）I/O刷新階段在I/O刷新階段，CPU要做兩件事情。若設定掃描周期為不定的，則要進行掃描周期的計算。CPU從輸入映像寄存器和元件映像寄存器中讀取各繼電器當前的狀態(tài)，根據(jù)用戶程序給出的邏輯關系進行邏輯運算，運算結(jié)果在寫入元件映像寄存器中。b) 程序執(zhí)行階段。如果屬于一般性故障，則只報警不停機，等待處理。在每一次掃描開始之前，CPU都要進行復位監(jiān)視定時器、硬件檢查、用戶內(nèi)存檢查等操作。每個掃描周期又分為幾個工作階段，每個工作階段完成不同的任務。 PLC的循環(huán)掃描工作方式PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，它可以看成是一種由系統(tǒng)軟件支持的掃描設備，不論用戶程序運行與否，都周而復始的進行循環(huán)掃描，并執(zhí)行系統(tǒng)程序規(guī)定的任務。PLC是采用循環(huán)掃描的工作方式，在PLC執(zhí)行用戶程序時，CPU對梯形圖自上而下、自左向右的逐次進行掃描，程序的執(zhí)行是按語句排列的先后順序進行的。目前已開發(fā)的常用智能單元有A/D單元、D/A單元、高速計數(shù)單元、位置控制單元、PID控制單元、溫度控制單元和各種通信單元等。對組合式PLC，智能單元是PLC系統(tǒng)的一個模塊，它與CPU單元通過系統(tǒng)總線相連接，并在CPU單元的協(xié)調(diào)管理下獨立的進行工作（不參與循環(huán)掃描）。PLC還有多種智能單元。編程工具可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計算機。 （7） 編程工具編程工具是開發(fā)應用和檢查維護PLC以及監(jiān)控系統(tǒng)運行不可缺少的外部設備。通過外設端口，PLC可與外部設備相連接。另外，通過I/O擴展口還可以連接各種智能單元，擴展PLC的功能。（5） I/O擴展端口當主機上的I/O點數(shù)或類型不能滿足用戶需要時，主機可以通過I/O擴展端口連接I/O擴展單元來增加I/O點。開關電源的輸入電壓范圍寬、體積小、重量輕、效率高、抗干擾性能好。輸出只有一個公共端子的稱為共點式；分組式是將輸出端子分為若干組，每組共用一個公共端子；隔離式是具有公共端子的各組輸出點之間互相隔離，可各自使用獨立的電源。另外，繼電器從線圈得電到觸點動作存在延遲時間，使造成輸出滯后于輸出的原因之一。繼電器輸出型PLC的負載電源可以根據(jù)需要選用直流或交流。當對應于J得內(nèi)部繼電器狀態(tài)為0時，J失電，其常開觸點斷開，負載失電。其工作原理為：當對應于J的內(nèi)部繼電器狀態(tài)為1時，J得電吸合，其常開觸點閉合，負載得電。圖中只畫出對應于一個輸出點的輸出電路，各輸出點對應的輸出電路均相同。雙向晶閘管輸出型PLC的負載電源，可以根據(jù)負載的需要選用直流或交流。同時輸出指示燈LED點亮。圖中，T為光控雙向晶閘管[11]（兩個晶閘管反向并聯(lián)），LED為輸出點狀態(tài)指示，RC構成阻容吸收保護電路，F(xiàn)U為熔斷器。虛線框內(nèi)是PLC內(nèi)部的輸出電路，框外右側(cè)為外部用戶接線。晶體管為無觸點開關，所以晶體管輸出單元使用壽命長，響應速度快。如果負載是感性的，則必須負載并接續(xù)流二極管，負載通過續(xù)流二極管釋放能量。工作原理為：當對應于晶體管T2的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為1時，通過內(nèi)部電路使光電耦合器T1導通，從而使晶體管T2飽和導通，因此負載得電。圖中只畫出對應于一個輸出點的輸出電路，各個輸出點所對應的輸出電路均相同。②開關量輸出單元按輸出電路所用開關器件的不同，PLC的開關量輸出單元可分為晶體管輸出單元和繼電器輸出單元。PLC的輸入電路有共點式、分組式、隔離式之別。顯示用的兩個發(fā)光二極管LED也是反向并聯(lián)的。R1和R2構成分壓電路。圖中只畫出對應于一個輸入點的輸入電路，各個輸入點所對應的輸入電路均相同。ⅱ 交流輸入單元。有的PLC內(nèi)部提供24V直流電源，這時直流輸入單元無需外界電源，用戶只需將開關接在輸入端子和公共端子之間既可，這就是所謂無源式直流單元。此時A點為低電平，該電平經(jīng)濾波器送到內(nèi)部電路中。此時A點高電平，該電平經(jīng)濾波器送到內(nèi)部電路中。LED顯示該輸入點的狀態(tài)。當二極管中有電流時其發(fā)光，此時光電三級管才導通。圖中只畫出對應于一個輸入點的輸入電路，各個輸入點所對應的輸入電路均相同。ⅰ 直流輸入單元直流輸入單元的電路，外接的直流電源極性可任意。①開關量輸入單元。這些信號經(jīng)過輸入電路的濾波、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理，變成CPU能夠接收和處理的信號。輸入/輸出單元是PLC與外部設備互相聯(lián)系的窗口。在PLC斷電時能保持數(shù)據(jù)的存儲器稱為數(shù)據(jù)保持區(qū)。其中元件映像寄存器用來存儲開關量輸入/輸出狀態(tài)以及定時器、計數(shù)器、輔助繼電器等內(nèi)部器件的ON/OFF狀態(tài)。工作數(shù)據(jù)是經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的，所以這種存儲器必須可讀寫。③工作數(shù)據(jù)存儲器。目前較先進的PLC采用可隨時讀寫得快閃存儲器作為用戶程序存儲器。根據(jù)生產(chǎn)過程或工藝的要求，用戶程序經(jīng)常需要改動，所以用戶程序存儲器必須可讀寫。根據(jù)控制要求而編制的應用程序稱為用戶程序。系統(tǒng)程序寄存器是只讀存儲器，用戶不能更改其內(nèi)容。 ①系統(tǒng)程序存儲器。診斷電源、PLC內(nèi)部電路的故障，根據(jù)故障或錯誤的類型，通過顯示器顯示出相應的信息，以提示用戶及時排除故障或糾正錯誤。當PLC進入運行狀態(tài)后，CPU根據(jù)用戶程序存放的先后順序，逐條讀取、解釋和執(zhí)行程序，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作，并將程序執(zhí)行的結(jié)果送至輸出端，以驅(qū)動PLC外部的負載。將接收到現(xiàn)場輸入的數(shù)據(jù)保存起來，在需要該數(shù)據(jù)的時候?qū)⑵湔{(diào)出、并送到需要該數(shù)據(jù)的地方。對正在輸入的用戶程序進行檢查，發(fā)現(xiàn)語法錯誤立即報警，并停止輸入；在程序運行過程中若發(fā)現(xiàn)錯誤，則立即報警或停止程序的執(zhí)行。其作用有以下幾點[11]：①接受、存儲由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，并可顯示出程序的內(nèi)容和存儲地址。由于組合式的PLC系統(tǒng)配置靈活，有的小型機也用這種構成。CPU與各擴展模塊之間若通過電纜連接，距離一般不超過10m。整體式PLC的基本組成如圖41所示： 圖41 整體式PLC的組成示意圖組合式PLC的組成是將CPU單元、輸入單元、輸出單元、智能I/O單元、通信單元等分別做成相應的電路板或模塊，各模塊可以插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系。另外還有獨立的I/O擴展單元等與主機配合使用。 PLC的基本組成根據(jù)結(jié)構形式的不同，PLC可分為整體式（也稱箱體式）和組合式（也稱模塊式）兩類。對安全要求高的系統(tǒng)還可采用多重的檢出元件和連鎖系統(tǒng)，而對其中的邏輯運算等，可采用冗余的PLC實現(xiàn)。5）信號連鎖系統(tǒng)信號連鎖是安全生產(chǎn)所必需的。對于計數(shù)器，如果需要對頻率較高的信號進行計數(shù)，則可以選擇高速計數(shù)器。 3）定時控制PLC具有很強的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個定時器與計數(shù)器。為了實現(xiàn)工業(yè)領域?qū)δM量控制的廣泛要求，目前大部分PLC產(chǎn)品都具備處理這類模擬量的功能。它的主要功能是完成開關邏輯運算和進行順序邏輯控制，從而可以實現(xiàn)各種簡單或復雜的控制要求。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。 可編程控制器的功能和應用在PLC的發(fā)展初期，由于其價格高于繼電器控制裝置，使得其應用受到限制。4 可編程控制器可編程控制器是自自動控制技術、微計算機技術和通信技術為基礎發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，目前它已被廣泛應用于各個領域。 圖36 磁力傳感器結(jié)構原理圖定位模塊中傳感器的作用就是測定松下ETC揚聲器外科與喇叭后平面之間的距離，判斷兩個部件之間的定位是否準確。他們的結(jié)構原理如圖36所示。主要是由臺灣長拓流體科技股份有限公司生產(chǎn)的磁力傳感器。四、接近傳感器的選擇在設計中，接近傳感器主要是用在氣缸上磁力式接近傳感器和定位檢測模塊當中感應型接近傳感器。（6）不受檢測物體顏色的影響對檢測對象的物理性質(zhì)變化進行檢測，所以幾乎不受表面顏色等的影響。（4）與接觸式開關相比，可實現(xiàn)高速響應。