【JD033】新KS型单级单吸离心泵的设计[2A0]【机电一体化毕业设计论文】【优秀】【通过答辩】
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外文翻译资料 1 楦扫描机的控制系统的开发 1 In s A 0 to s of by to is it of of it by of as it is to in of of to to of do to 1 引言 在全球制鞋业中，中国制鞋业可谓异军突起。短短的十多年，中国一跃升为全球 最大的鞋类生产国和出口国。制鞋业的迅猛发展也带动了鞋楦业，鞋子的样式越来越多，就要求鞋楦也要不断翻新，这促成了鞋楦从耐用品变成易耗品。机械鞋楦机采用的是仿形加工的原理，它实现了鞋楦加工的批量生产，带来了鞋楦业的飞速发展。但是机械鞋楦机也有其不可避 免的缺点：首先，从产品角度来讲，它加工出来的鞋楦的鞋帮两侧，总有几道较明显的纵痕，鞋楦很不光滑，这 对于要求越来越高的制鞋业来说，是不能满足要求的；其次，机械鞋楦机在实现鞋楦的缩放时，需要工人凭经验手工调整机器，这对工人要求比较高；再次，也是最重要的，传统的加工方法无法建立工件尺寸的文件，也无法做任何的外形修改。 2 of NC be of 文翻译资料 2 in of D of by as a of of of At be in to of is of to is of NC of C so in ue to a of in of as C in to of C of be it by is a by by to by of of is 2 数控鞋楦机的数字化逆向工程系统 D D 文翻译资料 3 数控鞋楦机可以避免机械鞋楦机的缺点。数控鞋楦机采用数字化的逆 向工程系统，数字化的逆向工程系统在对鞋楦模型进行三维扫描后，得到模型的三维数据文件，通过处理数据文件（如表面光滑处理，插值处理等），实现对鞋楦模型的缩放，并能改变鞋楦加工表面的螺旋线的螺距，从而改善加工表面的质量。同时，所得数据文件可以存入电脑，需要时可再调出来，同一类型的鞋楦只需扫描一次，管理非常方便。显然，这样的数字化逆向工程系统才是满足现代鞋楦业的发展的。数控鞋楦机的数字逆向工程流程图如图 1 所示： 图 1 数控鞋楦机的数字逆向工程流程图 国外的数控鞋楦机到目前为止已经非常完善了，在实际应用中也得到极大肯定。我们国内由于种种原因，起步较晚，所以笔者所在实验室在参考国外机器的前提下，以实际应用作为主要目的，进行数控鞋楦机的研制，为国内在该领域的企业提供一些参考。该数控鞋楦机有两部分组成，一部分是扫描机，它通过扫描得到鞋楦的三维数据，另一部分是刻楦机，它利用扫描得到的三维数 据加工出鞋楦。本文主要讨论鞋楦扫描机的控制系统设计，只有扫描得到的数据文件准确，才能保证加工出来的鞋楦的质量，因此鞋楦扫描机是实现鞋楦加工的基础和前提。 3 a to as . 外文翻译资料 4 As of is at in of it in on by of 3 鞋楦扫描机的扫描原理 首先，简要介绍一下鞋楦扫描机的扫描原理，如下图 2 所示。 图 2 鞋楦扫描机的扫描原理图 如上图所示， X 轴带动鞋楦的自转， Y 轴为指向鞋楦中心线， Z 轴在鞋楦长度方向移动，即扫描轮移动的方向。鞋楦扫描机采用接触式测量方 式，所用测量工具为扫描轮，它安装在 Y 轴方向，扫描轮靠在鞋楦上，其后面由气泵顶着，扫描轮随着鞋子的运动而前后移动，扫描轮后面的光栅尺采集鞋楦数据。 4 C as a C + + of by in PC as a of as a t to of . 外文翻译资料 5 of 4 鞋楦扫描机的控制系统概述 鞋楦扫描机采用 作为上位机，利用面向对象的语言 进行软件设计、开发，通过运动控制卡驱动系统并采集三根轴的数据，得到扫描数据文件，以用于加工。上位机作为扫描机的操作 界面，完成数据分析、处理以及对执行机构的控制等任务。运动控制卡作为控制核心，完成发送及接收脉冲。伺服电机接受板卡发送的脉冲，驱动各个轴运动，同时，伺服电机编码器反馈给运动控制。整个控制系统简图如下图 3 所示。 o. of .1 o. 1of o. 1o. 0文翻译资料 6 图 3 控制系统总框图 下面主要介绍运动控制卡，伺服电机以及光栅尺的选择及控制。 In is of a is In to to to at it is In to of of is of a a A of as as as as of is on CI up or of a as at of of of be UL IR be to (+ or in a be a of be an to to of of , B of EA B Z a 文翻译资料 7 of to of be L + (L-( by In of is a it to to to X do a or I be to of to of to to a at be to so is in a at of in of in to to In at of an is at a of of 文翻译资料 8 of 4 1 运动控制卡的选择及控制 在扫描系统中，运动控制卡是整个系统的核心， 因此选择合适的运动控制卡是很重要的。 在扫描过程中，运动控制卡需要控制 Z 轴和 X 轴的伺服电机，运动控制卡不仅要发送脉冲给电机驱动器，同时接受伺服电机编码器反馈的脉冲数。运动控制卡还接受光栅尺反馈信号。由于是采集鞋楦三维的数据，采样点越密集，加工出来的产品越光滑。在本系统中，设定鞋楦转一圈需要采样几百个点，因此对运动控制卡的驱动输出脉冲要求比较高，对编码器输入频率也有一定要求，控制轴数要求三轴。综合考虑各种性能以及经济性等 ,选择深圳雷赛公司的 列运动控制卡。 本系统的运动控制卡 是基于 线的高性能运动控制卡，可控制多达四轴步进或伺服电机。此系列具有即插即用、最高 4冲频率、 S 曲线减振功能、编码器反馈、随时变速等高级功能。 本运动控制卡的每一轴的两个信号输出口 用来输出脉冲和方向信号，这两个输出口可以由程序设成正脉冲 +反脉冲（双脉冲）模式或脉冲 +方向模式（单脉冲）。本系统采用脉冲 +方向形式，并设定脉冲为差分输出方式，在差分输出模式下，每一个信号可以被差分成一对相异的信号。使用差分输出方式可有效的减少传输中的干扰，提高可靠性。 X 轴和 Z 轴的伺服电机驱动 器接收来自运动控制卡的脉冲和方向信号。 本运动控制卡可同时控制四根轴，每一轴都有三对差分的 A 相、 B 相和 Z 相输入信号， 号用来进行位置计算， 号用作原点索引信号。每一轴都有一个原点开关信号，通过机械原点信号输入来查找该轴的原点，可通过软件设定原点开关模式。每一轴都有两个位置限位信号 正向限位）和 向限位），可通过软件设定限位开关模式。在本系统中， X 轴和 Z 轴的伺服电机编码器反馈的脉冲信号都接入运动控制卡。由于每根轴运动初始有个起始位，因此需要用原点信号，软件通过搜索原点信号来 确定起始位。 X 轴为旋转方向，不需要正反限位，只采用一个原点信号。 Z 轴除了原点信号外，还接入正负两个位置限位信号，两个限位起保护作用。通用数字输入输出口也可用来接一些开关信号。 对于单轴运动，按照运动距离来分 ,本运动控制卡有定长运行模式和连续运行外文翻译资料 9 模式。按照运动速度来分，本运动控制卡有梯形速度运行模式和 S 曲线运行模式。S 曲线运行模式用来让一根轴以 S 曲线速度运行指定脉冲数， S 曲线运行模式可以有效消除并改善加减速时的振动，使运动非常平滑。如下图 4 所示 : 图 4 S 曲线速度及加速度 由于 S 曲线运行模式较于梯形速度运行模式的优点，本系统中均采用 S 曲线运行模式。在扫描开始前，为了测量鞋楦的底板直长，需要将鞋楦转过一定角度，这时采用定长运行模式。在扫描过程中， Z 轴和 X 轴执行同时但独立的运动，并且是连续运动。同时保证这两根轴以一定的比例速度运动。实际情况证明，本运动控制卡能满 足本系统的要求，实现鞋楦数据的三维扫描，从而得到鞋楦三维据文件。 4.2 is to to be be At of a of In we C .5 r, 320 V, 000 r / m. to as in of of At on 文翻译资料 10 of a in be to of a 1. of of 2. to As as 3. to in of In if as a 100% is so to a it to be a of to of in It is 1 / 50 20. 4 2 伺服电机的选择及控制 由于本控制系统对实时性要求比较高，运动控制卡发送脉冲给电机驱动器，要求电机立即发脉冲，不得延迟，不得有误。因此本控制系统不能采用步进电机，而必须采用伺服电机系统。同时伺服电机具有控制精度高，较强的过载能力，速度响应性能好，运行性能可靠等一系列优点。在本系统中，我们选用 数字式交流伺服驱动器 置的伺服电机为 动器所带电机的额定输出功率为 转编码器为增量型 2500P/r，输入电源为 3相 220V，额定速度为 2000r/m。 本系统中要求到位比较准确迅速，由于在鞋楦转一圈（即 X 轴转动一圈）需要采样几百个点，因此对伺服系统的响应要求比较高。同时，伺服电机的参数对扫描质量也有一定影响。在系统采用的控制模式下，将伺服电机的参数调整到比较好的情况，主要是以下几个参数。 1参数 一位置环增益）定义位置控制的响应曲线，增益设定越高，定位时间越快。 2参数 一速度环增益）和参数 起获得伺服系统的总响应外文翻译资料 11 曲线。尽可能设定高增益。 3参数 度前馈）设定位置 控制中速度前馈量。在电机恒速运转时，若将此值设为 100，位置偏差几乎为零。此值设定得较高，可在较小的位置偏差获得较快反应，但可能会导致超调。 通过对 数的设置，可以很方便的与各种频率的指令脉冲相匹配，以达到理想的控制分辨率 (角度 /脉冲 )。二者的值差异过大会造成控制精度下降。所以推荐设置 ：电子齿轮比 )为： 1/50电子齿轮比 20。 4.3 In of it in of to to we It 0 5a TL T 0 m / In be ,000 in as a is To a of of is by a a to is to NC 0 mm a o. is is to 外文翻译资料 12 of 4 3 光栅尺的选择及控制 在本控制系统中，光栅尺用于采集 Y 轴数据，它安装在扫描轮的后面，在扫描过程中，扫描轮不断前后移动，从而带动光栅尺移动，光栅尺采集到的脉冲信号反馈到运动控制卡。结合实际应用情况，考虑精度、可靠性、经济性等各种因素，我们选用 性光栅尺。它采用的玻璃镀铬刻度栅距为 20度为 5辨率为 1输出信号为差动 号，输出信号周期 “T”为 4大速度为 60m/于在本系统中，光栅尺需要不停前后移动，而该光栅尺读数头移动采用滚动轴承， 可最小限度减小磨损，大大提高使用寿命，该光栅尺的移动寿命超过 9000 馈系统提供的电信号是通过镀刻在直尺上的铬线栅格，通过光电处理转换成电信号。 馈系统用红外线发光二极管作为光源，这种光源具有安全、可靠和寿命长的特点。 为在测量中提供一个绝对参考点，在线性光栅尺临近反馈刻线的某些位置提供参考点标记信号。此标记信号是由特定的刻线产生的一个脉冲，当运行通过该点时能确定机床的绝对位置，这主要是为防止数控机床掉电后轴意外移动而产生误差。性光栅尺每隔 50有一个参考 点标记 标记产生的信号，是和反馈信号同步的，目的是为保证可靠的测量重复精度。实际情况证明， 性光栅尺能够满足本系统的控制要求。 5 As a be
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