【正文】 表 PLC 參數(shù)表 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 16 步進電機驅(qū)動器選擇 根據(jù)選擇驅(qū)動器的基本要求：盡量不要選擇整步狀態(tài)，因為整步狀態(tài)振動大，選擇小電流，大電感，低電壓的驅(qū)動器。 (6) 超強的擴展能力。 （ 4） 非凡的高速處理能力。 （ 2） 充裕的資源，滿足復(fù)雜、高級、 多任務(wù)的程控要求。 PLC 參數(shù)表如表 所示。 、控制系統(tǒng)的硬件選型 PLC 控制器的選取 本測量機的控制系統(tǒng)要求 PLC 具有如下性能：計數(shù)功能，有輸入和輸出脈沖的功能，并從可靠性，經(jīng)濟性考慮。 （ 3）數(shù)據(jù)處理 :由于本系統(tǒng)采用的是智能視覺傳感器，本身有采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，儲存數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給計算機的能力，所以本系統(tǒng)不再設(shè)計專門的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 。 打 開 電 源裝 夾 管 材是 否 到 位手 動復(fù) 位模 式 選 擇手 動模 式自 動 模 式Y(jié) E SN O循 環(huán) 模 式工 作 臺 正方 向 運 轉(zhuǎn)視 覺 傳 感器 工 作輸 出 數(shù) 據(jù)是 否 結(jié) 束工 作 臺 負方 向 運 動工 作 臺 正方 向 運 動工 作 臺 負方 向 運 動視 覺 傳 感器 工 作輸 出 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 處 理輸 出 結(jié) 果測 量 結(jié) 束Y e sN o 圖 系統(tǒng)工作流程圖 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 15 對流程圖的簡單說明： （ 1）位置確認：開始測量之前必須確認管材放置是否到位，工作臺是否在起點位置，如果沒有，測需要手動回位，而后開始測量。 系統(tǒng)工作流程圖 根據(jù)控制系統(tǒng)原 理圖和測量方案，設(shè)計如下系統(tǒng)工作流程圖。當 PLC 對步進電機驅(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，視覺傳感器對當前點采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)處理后傳輸至計算機。 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。 完善的監(jiān)視和診斷能力。 編程方法簡單易學(xué)。它采用了專門設(shè)計的硬件，而它的控制功能是通過存放在存儲器中的控制程序來確定的。本系統(tǒng)設(shè)計就是基于 PLC 控制技術(shù)。 支撐方式 fnk 固定 固定 固定 支撐 支撐 支撐 固定 自由 表 支撐方式與載荷系數(shù)關(guān)系表 在此 fnk取 LLLm 01?? L1 ： 兩固定支撐距離 L0 ：行程起點離固定支撐距離 代入得： nc =960 960nmax =600 綜合以上驗算，此絲杠符合各方面的要求。 （ 11）驗算臨界轉(zhuǎn)速 10 72 ??? Ldfnmmnkc nc 。 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 12 行程起點離固定支撐距離 L0 取絲桿長度 L2 為 4500。 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 進給方式 進給速度 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）確定當量轉(zhuǎn)速與當量載荷 絲杠轉(zhuǎn)速 ： ni =PhVi ； 式（ ) ni ：絲杠轉(zhuǎn)速 Vi：進給速度 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）當量轉(zhuǎn)速 1002100121 tt nnn m ?? ； 式（ ) nm ： 當量轉(zhuǎn)速 r/min 由已知可得： t1=70， t2=30 代入得： nm =264r/min （ 5）當 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。 DMD402A 表 電機相關(guān)參數(shù) 絲桿的計算與效核 已知：工作臺的總重量 W1=2021N， 工作臺與導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)：動摩擦系數(shù)u1=， 靜摩擦系數(shù) u0=， 快速進給速度 Vmax=3m/min， 設(shè)計壽命 21600小時。 電機參數(shù)如表 所示。 滑臺與導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù) u= f=umg=10N 絲杠直徑 D=50mm 導(dǎo)程 p=5mm 根據(jù)力的三角形原理： 轉(zhuǎn)動力 M=10X505 =1N 驅(qū)動力矩 Mt== 滾珠絲杠的慣量： dlPJ bbBB ? ； 式（ ) PB 為滾珠絲杠的密度 LB 為滾珠絲杠總長， 5000mm DB 為滾珠絲杠外徑， 52mm 計算可得 JB = 所以電機的總轉(zhuǎn)矩 T=。；傳動比 i=1。 計算選型 電機的計算選型 根據(jù)經(jīng)驗，初選導(dǎo)程為 5mm 的絲杠。選用滾珠絲桿副。考慮到本設(shè)計中導(dǎo)軌行程尺寸過大，選擇專用導(dǎo)軌。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。所以 采用步進電機。步進電機由脈沖信號觸發(fā)控制。傳動機構(gòu)使得步進電機的角位移轉(zhuǎn)化為左右方向的直線位移。 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 7 3 檢測機設(shè)計 測量裝置機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 要實現(xiàn)視覺傳感器的水平直線運動，只需要它安裝的滑 臺實現(xiàn)即可完成 .選擇絲桿和直線導(dǎo)軌機構(gòu)以及驅(qū)動設(shè)計 。 圖 機床總體布置圖 管材由三個支架支撐，在最右端有一個擋塊，主要作用是：放置管材時起一個定位的作用， 上下兩個對組式傳感器安裝在移動的滑臺上，當系統(tǒng)開始啟動時，步進電機旋轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器帶動絲桿的旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)過絲桿螺母的配合使滑臺向左移動，當程序設(shè)定的脈沖輸入結(jié)束，電機停止， LD 激光發(fā)射器發(fā)出激光， CCD 攝像機攝像，數(shù)據(jù)處理后，傳輸給計算機，通過兩個 CCD 得到的數(shù)據(jù)得到第一個截面圓心的數(shù)據(jù)。 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 6 圖 測量原理圖 將這個傳感器組安裝在一個可移動的支架上，隨著支架的移動，逐段的測量截面，得到多個截面的圓心數(shù)據(jù)。具體為：在管材的兩側(cè)各安裝一個視覺傳感器，兩個視覺傳感器的光源中心在同一條直線上，這樣兩個視 覺傳感器就形成一個傳感器組，經(jīng)過改進后，對管材截面的信息獲得量大大增加，計算機處理數(shù)據(jù)后得到的圓心數(shù)據(jù)精確度顯著提高。（ 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。 圖 測量示意圖 測量時鋼管由圓柱支 撐導(dǎo)軌支撐，鋼管到位后，由計算機發(fā)出信號，控制兩端的5 個視覺傳感器，快速采集 10 個光平面與鋼管相截得橢圓弧圖像，計算機對 10 副圖像進行處理，經(jīng)過一定算法，得到直線度誤差。 檢測方案設(shè)計 已有測量方案的分析 :天津大學(xué)在這方面的測試技術(shù)領(lǐng)先于國內(nèi)。 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 5 2 總體方案設(shè)計 相關(guān)參數(shù) 管材直徑為 1040mm，管長 4000mm。 縱觀國內(nèi)外所報導(dǎo)的直線度測量方法 ,測量精度低于 015μ m /m 的為一般精度水平 ,高于 015μ m /m 的屬高精度測量 ,而高于 0