滑块厚度综合检测平台系统总体设计.doc

摘要空气调节机的滑块厚度精度要求很高，相比传统的手工测量方法，采用自动检测系统可极大地降低人的劳动强度，提高检测效率，并能大大地减少检测出错率。根据滑块厚度检测的精度要求及特殊的翻面检测工序，设计了一套全自动的检测平台。文中详细介绍了检测平台的总体设计方案，该综合检测平台分成四大部分：控制平台分料机构、传感器、采集系统及控制系统。针对上述四大部分探讨了检测平台、分料机构及控制系统的功能要求、工作原理、设计方法、实现方法及可行性，并对各分系统的关键件进行了选型分析。按课题要求对全系统分别进行了设计、加工、调试，经联调检测证明了系统的设计是符合要求的。关键词：自动检测平台滑块厚度总体设计AbstractTheslipper,whichisoneofthesignificantaccessoryofanaircondition,hasagreatstrictrequirementindimensionalprecision.Inordertoimprovetheefficiency,decreasetheerroreffectivelyandreducetheintensityoflabor,itisimportanttodevelopanautomaticmeasuringsystemtosubstitutefortraditionalhandwork.Accordingtosomeparticularprocedureandthedemandforstrictprecision,thisfully-automaticmeasuringplatformwasdesigned.Thispaperintroducesthewholedesignprogramindetail.Thesyntheticalmeasuringiscomposedoffourparts:measuringsystem,sortingmechanism,sensorandselectingsystem,controlsystem.Inconnectionwiththefourparts,notonlythemeasuringsystem,sortingmechanismandthefunctionrequirementbutalsoworkingprinciple,thewayofdesignandrealizationweretouched.Themodelofimportantapparatuswereselectedbyanalysisandcalculation.Onthebasisofrequirementofthetask,theworkofdesign,processandshakedowntestweredone.ItprovedthatthedesignofmeasuringplatformwasconformedtotheinitialrequirementKeywords:automaticmeasuringplatform,slipper,thickness,目次1绪论.411概述.412国内外发展和研究状况.41.3研究方向和研究手段.51.4本文的主要工作.62系统总体方案论证.721滑块厚度检测现有工序分析.722滑块厚度综合检测平台总体设计.723机械部分总体设计.1024控制部分总体设计.1225检测部分及上位机功能设计.123检测平台投料、分料机构设计.1431检测平台设计.1432入料机构设计.163.3分料机构设计.174控制系统设计.2041概述.2042控制系统设计.2143控制软件设计.245滑块厚度检测系统及上位机功能设计.275.1概述.275.2检测系统.275.3上位机功能设计.286检测平台的系统联调.3261.安装调试.3262.方案改进.326.3检测结果.34结论.35致谢.36参考文献.371绪论11概述滑块是空气调节机中的关键部件之一，其几何尺寸、表面粗糙度、形位公差等精度的高低直接关系到空气调节机性能的好坏，所以对它的精度要求相当地高。其中，滑块的厚度/平行度作为一个关键的技术参数，直接决定着滑块应用的有效性，并影响着空调的性能和质量。随着空气调节机产量的日益增加，滑块的需求量也急剧上升。传统的手工检测已远远不能跟上生产的节奏，成为制约生产效率的一个瓶颈。虽然国外有相关的自动检测设备可以进口，可以克服人工方式的种种缺陷，但同样有存在价格高，设备维护与升级费用大等不良因素。针对市场对能够自动地进行质量评价、快速而正确地进行品质分选的高性价比滑块分选设备的迫切需求，南京理工大学与宁波市科技局合作研制一套滑块厚度综合检测平台。采用这套自动化测量设备不仅可以缩短时间，使得测量速度与生产节拍相吻合，提高生产率，而且可以提高测量精度，节省人力，消除人为误差，避免重复单调的劳动操作，减少费用，还便于显示及反馈等。在传统的受控机械系统的设计过程中，机械设计和控制设计往往分开进行,机械设计人员和控制人员分别使用不同的设计工具和方法处理同一个研究目标，他们分别采用各自的思路和方法，进行独立的验证和测试。直到在物理样机试验时，两种设计才被放在一起。在测试过程中，一旦控制和机械的交互作用不能取得令人满意的效果，机械和控制则分别需要从新细化,然后再测试,如此反复,直到满意为止，这样的设计方法显然缺乏竞争力和总体性。课题组成员组成了团队，针对设计任务，分别负责机械部分设计、控制部分软件部分设计、控制部分硬件设计等等。本文主要针对总体设计进行阐述。12国内外发展和研究状况1.南京理工大学研制的机车转向综合测试平台用于对机车加载，并实时对四轮载荷分布及轴位移进行检测。整个加载系统采用可编程控制器（PLC）和工控机作为控制系统的主体，通过组成单回路反馈控制系统，在加载过程中准确控制对转向架施加的压力。当对转向架加载和卸载力时，实时监测四轮受力和变形的关系。车轮的形变体现纵向和横向发生变化，因此需要使用精密位移传感器测量其二维变化。具体要求有：4路水平位移检测：量程：050mm，相对不确定度优于1%；6路竖直位移检测：量程0100mm，相对不确定度优于1%。整个系统能够自动控制，自动报警，随时切换到安全状态，可节省大量人力，减少设计成本。采用可编程控制器和计算机联合控制，使得整个控制过程可靠灵活。2.浙江大学现代制造工程研究所研制的基于ARM核芯片的轴瓦壁厚/平行度自动检测系统。采用了功能强大的16/32位的嵌入式微处理器和占先式的实时操作系统构成中心测控系统，以PLC为现场控制模块，应用光栅尺获取基础数据，实现了对轴瓦壁厚和平行度的实时、在线以及高精度测量（光栅分辨率为0.1m）3.德国生产的铟瓦线尺测距仪DISTINVAR，应变仪DISTERMETERISETH，石英伸缩仪，各种光学应变计，位移与振动激光快速遥测仪等。采用多谱勒效应的双频激光干涉仪，能在数十米范围内达到0.01m的计量精度，成为重要的长度检校和精密测量设备；采用CCD线列传感器测量微距离可达到百分之几微米的精度，它们使距离测量精度从毫米、微米级进入到纳米级世界。4.德国Grecon公司生产的TMNC型激光测厚仪，采用模块式设计的多处理机系统，使系统功能易于扩展，易于维修，可以方便地修改和增补各种功能软件。处理机计算厚度的平均值，进行统计分析，超差时发出警报。在CRT上，可以清楚地看到三对测定头测得的板厚分度情况。该装置可以方便地贮存数据，需要时按要求打印报告，检测精度为0.1mm，检测范围为0100mm。1.3研究方向和研究手段随着科学技术的不断发展，人们要求检测设备自动化进行以提高试验效率，同时对检测结果的可信赖性和精确性要求也越来越高，智能化是检测技术的发展方向，同时也是滑块厚度综合检测平台的努力方向。滑块厚度综合检测平台广泛采用自动化控制技术，滑块的上下料、滑块的传送，滑块厚度的检测等动作全部自动化进行，不仅能够使测试效率大大提高，还能减少测试人员的主观因素对测试结果可信赖性的影响。比较设计了检测平台分料机构，对传动系统进行设计分析。执行装置采用了四通公司的步进电机；出口分料处的滑块分类通过电磁铁的通电放电及步进电机的转角来实现；采用可编程序控制器（PLC）作为系统的控制核心，通过串行通讯与工控机组成上位机监控系统，实现对滑块检测、分料过程的实时监视和自动控制。1.4本文的主要工作本文主要做了如下工作：第一章绪论部分介绍了滑块厚度综合检测平台的相关概念以及国内外在该课题方面的研究现状，说明我们课题研究的目标以及研究手段。第二章对系统总体方案从机械部分、控制部分、检测部分等进行了论证与设计。第三章介绍了检测平台投料、分料机构的设计，对关键件的设计和选取进行了理论分析。第四章详细地介绍了控制系统，包括测控方案及其功能设计，以及PLC控制软件的设计。第五章介绍了滑块厚度检测系统及上位机的功能。第六章介绍了部分联调情况，并对系统进行可行性分析。最后对全文进行了总结。2系统总体方案论证滑块厚度综合检测平台由自动分料机构、自动检测系统、自动控制系统、检测平台等组成，可以达到实现自动检测滑块尺寸的目的。按照要求，该系统应该能够快速地检测出滑块的厚度和平行度，并且根据所得数据进行自动分类。宁波市科技局提出的具体要求有：1）检测误差允许范围为0.1m；2）垂直公差1丝；3）平行公差1%mm；4）精度要求10-7m；5）每台机器一个工作日检测应至少达到20000个滑块。21滑块厚度检测现有工序分析目前，滑块厚度的检测仍然依靠手工操作。工厂女工利用千分尺