某弹体尺寸自动测量设备开发控制系统设计【含cad图纸+文档全套资料】
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毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述1. 研究背景与意义测量广泛存在于国民经济的各个部门和人民生活的各个方面，自然科学所阐明的一般,规律,定理,往往都是以测量为基础的。在现代科学技术中，测量技术的地位越来越重要，小到纳米级的金相分析，大到船舶制造和桥梁建设，精到卫星的发射，都必须进行测量，从某种意义上来说，没有测量就没有科研，就没有现代工业的发展。炮弹是各国武器应用最为广泛的武器装备，其特点是品种多，批量大，能装备所有品种，为满足部队的需要，炮弹的生产能力亟待提高。实施现代化技术改造，积极推广先进制造技术和以高新技术为主的在线自动测量技术，成为我国炮弹制造生产的一项重要任务。随着现代检测技术的迅猛发展和弹体生产制造的精度不断提高，我国军工企业对弹体关键尺寸的检测方式已不能满足其发展与试验需求。因此，为满足新时期弹体研制和检测需求，完成弹体静态参数的精确测量，研制弹体多尺寸检测系统的任务十分迫切。由于弹体结构复杂、尺寸相对较小的特点，目前在国内生产企业中，技术人员凭借各种卡规、量具来进行手工测量，测量结果的记录也采用人工方式。这种方式劳动强度大、过程繁琐，检测效率取决于检测人员经验的丰富程度，测量结果不够精确，因此不能满足大规模批量生产与检测的需求。与此同时，对于弹体合格与否的判定，应建立在对其各关键尺寸的检测结果之上，而在国内外的生产检测中，大多采用单一的检测方式完成弹体某一关键尺寸的检测，而没有将多种尺寸的检测过程集成化。虽然一些成型的检测方案或设备已被提出，但仍存在自动化程度不高，检测内容不全面等问题，无法满足弹体生产厂家对检测效率的要求。2. 国内外现状随着现代科学技术的迅猛发展和人类生产力水平的不断提高，生产加工领域对测量与检测技术的要求越来越高，因此如何快速、可靠、准确地完成检测任务，如何使用现代化检测工具和方式来提高检测结果精确度；如何实现检测过程智能化、检测结果可视化显得尤为重要. 军工产品的质量是关系到我国国防建设的大事，也是军工企业的生命线，随着科学技术的发展，现在的机械工业尤其是军事工业对产品加工精度的要求也越来越高，保证加工精度的关键在于精度的测量。我国军工行业炮弹制造技术水历经几十年的技术革新与工艺改进，生产能力有了显著的提高。但在弹体测量方面，对弹体内外径和形状误差测量的精确性和快速性和国外相比还存在一定的差距。目前国内大多数军工企业对弹体内外径和形状误差的测量仍停留在用量规和卡尺测量的水平上，难以全面反映弹体几何形状的真实情况，且耗费人力物力，工作效率不高，且容易受生理限制和主观影响，难以实现在线测量和测量结果数字化，满足不了现代炮弹生产的发展需求。从国际上看美国，日本 ，英国，德国都先后研制和开发了各种不同的测量范围，不同分辨率和不同测量精度的激光，光电测量系统，可以通过光电传感器和非接触测量机等先进测量仪器和设备，对弹体的长度，高度，厚度，径向尺寸，曲面形状等几何尺寸参数进行测量。因此。我们国家也应在团体生产过程中采用高新技术，实现非接触式自动测量，以适应快速反应的要求。 本文中团体集合起村数字化测量系统是针对目前我军，弹体机加检验中存在的种种问题研制的第一台自动化检测设备，它的研制成功和完善，大大提高团体的。检验的精度效率和可靠性。为我国团体生产线提供先进的激光检测手段和设备，对我军武器装备生产。和检验的自动化具有重大的实践意义。 3.自动测试系统的发展 通常把在人工最少参与的情况下，能自动进行测量，数据处理，并以适当方式输出测试结果的系统称为自动测试系统，（ATS,Automated Test System）。在自动测试系统中，操作员根据测试任务的需要组建系统，编制软件，而整个测试工作通常都是在预先编制好的测试程序的指挥下自动完成的。一旦系统开始正常工作，它的各种操作一般都是由系统本身自动完成的不需要人工的干预。 自动测试系统的发展大体经过了三个阶段。 1. 第一代自动测试系统早期的自动测试系统多为专用系统，是针对某项具体任务而设计的，主要用于大量重复的测试，要求可靠性高的复杂测试，或者是为了提高测试速度及工作环境比较恶劣的测试。第一代测试系统至今仍发挥着重要的作用，他们能完成大量复杂的测试任务，承担繁重的数据分析，信息处理工作，快速准确地给出测试结果。它们与人工测试相比，功能更加强大，使用更方便，能完成不少人工测试无法完成的任务，显示出其优越性。第一代自动测试系统的组建和设计存在很多困难，由于第一代自动测试系统的接口电路不具备同通用性，系统中计算机与仪器以及仪器之间的接口问题要设计者自行解决，因此他们的适应性普遍较差。当系统比较复杂时，研制的工作量非常大，成本也很高，且没有通用性，这是第一代自动测试系统的主要缺点。 2. 第二代自动测试系统采用标准化通用接口是第二代自动测试系统的主要特征。目前普遍使用的一种可程控制仪的标准化接口系统，是1972年美国惠普公司首先提出的HP-IB。之后，为美国电气与电子工程师学会（IEEE）及国际电工委员会（IEC）接受并正式颁布了标准文件。这套系统在美国被称为IEEE-48，GP-IB.HP-IB，在欧洲和日本被称为GP-IB或IEC625。 在第二代自动测试系统中，各设备都用标准化的接口和母线连接起来。系统中的各种设备均配以标准化的接口功能电路，用统一的无源母线连接起来。这种系统组件方便，有专用的通用接口电路，更改，增加测试内容也很灵活，使用完毕后拆散容易，拆散后各部件可以移作它用，显示了很大的优越性，得到了广泛的应用。 3. 第三代自动测试系统第一，二代自动测试系统虽然有其巨大的优越性，但这些系统中的计算机并没有充分发挥作用，整个系统和它的工作过程基本上还是对人工测试的模拟。第三代自动测试系统中，用强有力的计算机软件代替传统仪器的某些硬件，用人的智力资源代替很多物质资源，特别是在第三代自动测试系统中，用计算机直接 参与测试信号的产生和测量特性的解析。即通过计算机直接产生测试信号和测试功能。这样有计算机及软件来完成某些仪器在系统中的功能，形成一种所谓的“虚仪器”（Virtual Instrument），在前两代自动测试系统中包括多件仪器的测试系统所完成的功能，在第二代自动测试系统中可以由一台计算机为中心设备来完成。第三代自动测试系统的出现给电子测量带来了真正革命性的冲击，在测量原理，仪器设计等很多方面都产生了重大影响。但第三代自动测试系统尚处于起步阶段，它的应用不如第二代自动测试系统那么普遍。但可以肯定的是，充分发挥计算机的作用，用计算机软硬件资源代替测量仪器及系统中的各硬件，是电子测量发展的一个重要方向。随着生产力水平与人类生活水平的不断提高，人们对测量提出了越来越高的要求，除了能准确，迅速，可靠地完成测量任务之外，人们还希望能利用各种先进技术，实现自动化与智能化的测量。计算机以其高速计算能力和大容量存储能力显著提高测量数据处理能力，使测量技术有了质的飞越。计算机测量与控制（CAMAC,Computer Automated Measurement And Control）系统，简称测控系统，是一门新兴的技术。它是自动控制技术，计算机技术，微电子技术和通讯技术等有机结合，综合发展的产物。测控系统包括各种数据采集和处理系统，自动测量系统，生产过程控制系统，导弹和卫星的发射控制系统等等，广泛用于航空，航天，和科学研究，工厂自动化，实验室自动测量和控制，公办自动化，商业自动化，家庭自动化等，融入人类生活的各个领域。CAMAC系统诞生于20世纪60年代，它的出现使人们工作和生活的环境发生了深刻的变化。以工厂自动化为例，计算机在工业生产过程中的应用最先开始于20世纪60年代，首先应用于化学工业生产过程的自动控制，那时只是实现了简单的程序控制，70年代以后，随着微处理机的出现和大量应用，工业生产过程控制的概念已经发生了很大的变化，各种新兴的学科逐渐融入CAMAC系统中。90年代以后，随着计算机的迅猛发展和普及计算机自动测控系统已进入各个工业部门，承担着生产过程的控制，监督和管理等任务。在工厂的控制室里，操作员可以通过显示终端对生产过程进行监视和操纵，键盘和显示屏幕代替了庞大的控制仪表盘，控制室已经变得越来越小，操作人员的劳动强度也越来越低，再以航天航空领域为例，CAMAC系统已经代替了大量的测量仪器，担负着实验室，总装厂和发射场的各个测试和发射控制任务，使测试和发射时间大大缩短，操作人员和特种车辆大大减少，发射场的指挥员在控制室或指挥车里就可以观察到导弹或卫星各个分系统。参考文献：1施文康, 余晓芬. 检测技术M. 北京: 机械工业出版社, 2010.2周森, 郭永彩, 高潮. 用于大尺寸工件的动态长度测量系统J. 光学精密工程. 2012,20(11):2472-2478.3谢旭辉, 罗志超。弹药弹体尺寸自动测量系统J. 国防科技大学学报. 2005, 27(6):126-129.4孙克梅. 在线实时工件测长系统开发J. 沈阳航空工业学院学报. 2004, 21(4): 89-90.5于保华, 胡小平, 叶红仙. 内孔珩磨尺寸在线气动测量系统J. 农业机械学报. 2008,39(10): 202-206.6杜敏娟. 珩磨气动测量系统中磨头测量元件优化设计D. 兰州理工大学, 2012.7庞明超, 王俊元, 曾志强, 等. 某炮弹药筒内孔尺寸在线检测系统研究J. 包装工程.2014, 3(17): 6-10.8石晓宇. 多轴控制系统设计方法的分析与研究D. 中北大学, 2012.9官文. 链式刀库及自动换刀装置的控制与检测系统研究D. 北京工业大学, 2012.10李飞. 零件质量自动检测系统的研究D. 华中科技大学, 2006.11SHU Bin. The Application of PLC Controled Stepper Motor in the Classification ofStoreJ. Techniques of Automation and Applications. 2009, 28(11): 7179.12董学文, 陈白宁. 基于 PLC步进电机位置闭环控制研发与应用J. 设计与分析.2011(30): 142-143.13王道顺. 新型数字式气动量仪J. 工具技术. 2001, 23(1): 33-35.14徐志鹏, 王宣银, 罗语溪. 高压气动比例减压阀设计与仿真J. 农业机械学报. 2011,42(1): 209-222.15Yongjie Shi, Di Zheng, Liyong Hu, et al. NC polishing of aspheric surfaces under controlof constant pressure using a magnetorheological torque servoJ. The International Journal ofAdvanced Manufacturing Technology. 2012, 58(9): 1061-1073.16敖海平. 气嚢抛光接触力控制系统研究D. 浙江工业大学, 2012.17魏汪洋, 靳鲲鹏. C#从入门到精通M. 北京: 化学工业出版社, 2011.18H. Golnabi, A. Asadpour. Design and application of industrial machine vision systemsJ.Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 2007, 23(6): 630-637.19S. B. Dworkin, T. J. Nye. Image processing for machine vision measurement of hot formed partsJ. Journal of Materials Processing Technology. 2006, 174(1): 1-6.20王孝红, 韩丹, 景绍洪. 组态软件上位机监控系统设计与开发J. 信息技术与信息化.2005(6): 78-80.21肖雄. 某药筒自动较量机上位机系统设计D. 中北大学, 2014. 毕 业 设 计 开 题 报 告2. 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2.1 研究的问题 （1）确定弹体零件尺寸测量采用的基本原理和方法。完成控制系统的整体搭建，选定控制方法。 （2）完成控制系统原理图的绘制。 （3）完成控制程序的编制；完成程序的验证。 PLC 控制系统设计根据各工位的检测方式，结合上料装置、传送装置以及下料分拣装置的运动形式，设计系统整体控制方案；根据控制方案所需实现的功能要求，统计系统所需的 I/O 点数和 A/D、D/A 转换通道数，选择合适的 PLC 主机以及相应的功能模块，完成电气元件的选型，搭建电气控制系统，详细阐述系统各运动部位的驱动设计。 配置 PLC 所需的功能模块。然后完成系统所需电气元件的硬件选型和电路设计。2.2 研究的途径采用 PC 与 PLC 相联系的控制方式。 PLC（Programmable Logic Controller）以微处理器为核心，是一种为了满足工业生产需求而诞生的控制装置。它的问世取代了传统的继电-接触器成为控制系统的核心，在工业生产制造、改造传统产业、机电一体化方面得到了广泛地应用。该控制装置融合微机技术，具有抗干扰能力强、通用性强、运算速度高、指令丰富、编程方便、扩展能力强等优点。与继电-接触器控制方式相比，PLC 内部电子电路中含有数量巨大的用于接收开关量信号的继电器类软元件，为实现大规模的开关量逻辑控制提供捷径。而且随着微机处理技术的发展，它的功能早已超出了逻辑控制的范围，例如能快速而又方便地实现 D/A、A/D 转换及 PID 运算，实现过程控制和数字控制以及实现 PLC 之间、PLC与上级计算机之间的通信联网功能。它不仅可以控制一台单机，一条生产线，还可以控制一个机群，许多条生产线。它不但可以进行现场控制，还可以用于远程控制。综合以上特点和功能，本文选用以 PLC 为核心的控制方式实现检测系统的自动控制控制系统设计流程 PLC 控制系统的设计过程分为四个步骤，分别为方案设计、硬件设计、软件设计和系统调试。具体的设计流程如图 3.1 所示。 方案设计：确定被控对象运动过程，拟定系统实现方法，根据生产工艺要求确定系统整体结构和主要电气元件。 硬件设计：绘制电气原理图，根据电气原理图中的信号走向完成电气元件的现场安装接线。 软件设计：编制 PLC 控制程序； 系统调试：在对硬件接线检查无误的情况下，进行软件调试，根据调试结果进一步优化硬件与软件设计，直至满足系统设计要求为止。 控制任务分析弹体自动检测系统是一种集顺序控制、运动控制、过程控制于一体的机电一体化产品，在控制系统的管理下实现弹体各项尺寸的自动检测。控制方案如图 3.2 所示。图3.2 基于控制系统的设计要求，为实现检测系统的自动化和安全可靠地运行，从图3.2中可以看到，PLC作为整个控制系统的核心，担负着与各种测量仪器的通信，各种开关量、模拟量信号的接入，控制外围继电器的通断，控制步进电机、直流电机的运行以及通过PLC的串行接口实现与外围检测设备的数据交换等任务。在硬件接线之前，必须根据选定的电气元件设计电气原理图，便于明确系统电
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