基于伺服电机的定位工件处理系统设计和实现 电气工程自动化专业 开题报告+论文

基于伺服电机的定位工件处理系统摘要:伴随着时代的发展，大型机械化生产进程加快。输送站在其中有着至关重要的作用，他提高了工作效率，是自动化生产的重要部分。为了稳定自动化的生产工作，输送站就显得极为重要，所以机械手的精确定位是非常重要的。这是本文的重要工作。关键字：大型机械化；自动化生产；机械手 Abstract:Withthedevelopmentofthetimes,theprocessoflarge-scalemechanizedproductionisaccelerating.Thetransportationstationplaysavitalroleinit.Itimprovestheworkefficiencyandisanimportantpartofautomaticproduction.Inordertostabilizetheautomaticproductionwork,theconveyingstationisextremelyimportant,sotheprecisepositioningofthemanipulatorisveryimportant.Thisistheimportantworkofthisarticle.Keywords:large-scalemechanization;Automatedproduction;Manipulator目录1.机械手装置结构和工作过程 31.1结构 31.2工作过程 32.控制系统设计 32.1PLC选型及I/O地址分配 32.2伺服控制器参数设置及接线 42.2.1参数设置 42.2.2主要参数设置说明 42.2.3接线 43.程序设计 53.1脉冲输出指令库MAP 53.2程序设计步骤 64.系统结构与主要器件 94.1主要器件 104.2伺服驱动器的接线 105.工作任务设置与软件设计 115.1流程设置 115.2I/O配置 115.3软件设置 125.4PLC控制程序设计 146.2设计与实施 187.结束语 19参考文献 201.机械手装置结构和工作过程1.1结构输送站机械手装置主要由抓取机械手装置、直线运动传动组件、拖链装置和PLC等部件组成。抓取机械手装置安装在直线运动传动组件的滑动溜板上，在传动组件带动下整体作直线往复运动。1.2工作过程驱动抓取机械手精准定位到指定站点，进行抓取和放下物料操作。为了方便阐述，本文设计了一个简单的控制流程，要求如下：（1）按下按钮开关SB1，机械手开始寻找原点，归零完成后指示灯HL1亮；（2）按下按钮开关SB2，机械手以101mm/s的速度运行到603mm的位置，到位后延时4s，再返回原点。如果做到了上述控制，那么驱动机械手精准到到各个站点，只要修改几个数字即可。2.控制系统设计2.1PLC选型及I/O地址分配由于需要输出驱动伺服电机的高速脉冲，PLC应采用晶体管输出型。本文选用西门子S7-226PLC。根据控制要求进行了以下I/O地址分配，如表1所示2.2伺服控制器参数设置及接线2.2.1参数设置本文采用松下MHMD022G1U伺服电机和MADHT1507E伺服驱动装置，根据伺服电机手册，设置参数：Pr0.01，设置数值为“0”；Pr0.02，设置数值为“1”；Pr0.03，设置数值为“13”；Pr0.04，设置数值为“250”；Pr0.06，设置数值为“1”；Pr0.07，设置数值为“3”；Pr0.08，设置数值为“6000”；Pr5.04，设置数值为“2”；Pr5.28，设置数值为“1”。2.2.2主要参数设置说明Pr0.01是用来设置伺服电机的控制模式，本文设置的控制方式是位置控制，代码为P，对应的设定值为“0”。Pr0.06与Pr0.07需组合使用，采用“1”和“3”组合的方式。指令脉冲形态用“脉冲序列＋符号”，正方向用低电平驱动。极性设定值为1，在上升沿时读取脉冲序列。用PULS2输出到PLC，PLC依据收到的脉冲数来判断机械手是否到位。用SIGN2输出到PLC，进行机械手运行方向的控制，低电平为正向，高电平为负向。Pr0.08是设置伺服电机转动一圈的脉冲数，设置为6000个脉冲。本文用到的直线运动传动组件的同步轮齿距为5mm，共12个齿，旋转一周为60mm。A5系列的伺服电机，电机编码器反馈脉冲为每圈2500个。缺省情况下，电子齿轮分-倍频为4倍，可实现电机每转一圈向PLC输出脉冲为10000个。为了方便计算，本文把指令脉冲电子齿轮分-倍频设置为10000/6000，实现电机每旋转一圈，向PLC输出6000个脉冲，驱动机械手恰好移动60mm的整数倍关系。这样位置分辨率，即每1个指令脉冲的移动量△M=60mm/6000=0.01mm，即100个脉冲驱动机械手走1mm。2.2.3接线根据硬件接线手册，伺服电机简化接线图如图1所示。3.程序设计程序设计软件使用STEP7-MicroWIN，实现控制的方法有两种，一种是利用位置控制向导实现，另一种是利用脉冲输出指令库MAP实现。位置控制向导相对复杂，后期调试较困难。而脉冲输出指令库MAP控制方法简单，调试方便，本文采用这种方法。3.1脉冲输出指令库MAPS7200系列的PLC本体PTO提供了应用库MAPSERVQ0.0和MAPSERVQ0.1，分别用于Q0.0和Q0.1的脉冲串输出。本文用指令库MAPSERVQ0.0进行程序设计，应用该库时，一些输入输出点的功能被预先定义。在程序设计时，这些输入输出点不能再作他用。输出点Q0.0只能作为脉冲输出，Q0.2作为方向输出，分别接到伺服电机的PULS2和SIGN2。输入点I0.0只能作为参考点输入，高速计数器只能使用HC0。3.2程序设计步骤第一步，调用Q0_0_CTRL功能块，如图2所示。Velocity_SS是最小脉冲频率，是加速过程的起点和减速过程的终点。此处设为脉冲2000个/s，依据前文算出的位置分辨率，△M=0.01mm，即电机最小速度为20mm/s。Velocity_Max是最大脉冲频率，此处设为脉冲10000个/s即电机最大速度为100mm/s。在程序中其他地方设置的脉冲频率要在这个范围内，否则将会被Velocity_SS或Velocity_Max所取代。accel_dec_time是加减速时间，设为0.5s，即由最小速度加速到最大速度（或由最大速度减速到最小速度）所用时间为0.5s。I0.1和I0.2分别是机械手传送装置的左限位保护开关和右限位保护开关。第二步，用Q0_0_Home功能块寻找参考点，如图3所示。在寻找过程的起始，电机首先以Start_Dir设定的方向，在本程序中M0.0为“0”，以负方向寻找参考点（M0.0为“1”，以正方向寻找参考点）。本文涉及的传输装置机械手一般位于参考点的正方向上，故采用负方向寻找参考点，即M0.0设置为“0”。寻找参考点时，以Homing_Fast_Spd的速度开始寻找，Homing_Fast_Spd默认值=Velocity_Max/2=5000，即电机速度为50mm/s。在碰到limitswitch（“Fwd_Limit”or“Rev_Limit”）后，即左限位保护开关I0.1和右限位保护开关I0.2减速至停止，然后开始反方向寻找。当检测到参考点开关I0.0的上升沿时，减速到“Homing_Slow_Spd”。Homing_Slow_Spd的默认值=Velocity_SS=2000，即电机速度为20mm/s。如果此时的方向与“Final_Dir”（寻找参考点过程中的最后方向）相同，在检测到参考点开关下降沿时停止运动，将计数器HC0的计数值设为“Position”中所定义的值，本文为“0”。如果当前方向与“Final_Dir”不同，则改变运动方向，这样就可以保证参考点始终在参考点开关的同一侧（具体是哪一侧取决于“Final_Dir”）。本文设置为参考点的右侧，所以电机在寻找参考点过程中的最后方向是负方向，“Final_Dir”的标志位相对地址+V0.2应该设置为“0”。第三步，调用Q0_0_LoadPos功能块。由于第二步找到的参考点位置与实际控制要求的参考点有一定的偏差，在本控制系统中偏差值为+15mm，为了清晰地定义绝对位置，必须重新寻找参考点，使得原参考点失效。本文中15mm对应的脉冲数为1500个，因此“New_Pos”设置为“1500”，如图4所示，用于将当前位置的绝对位置设置为预置值。第四步，调用Q0_0_MoveAbsolute功能块，让电机以指定的速度100mm/s运动到指定的绝对位置600mm处，如图5所示。延时3s，再返回原点，如图6所示。基于PLC和伺服电机控制的输送站系统，可以使输送站在自动化生产线上的各个站点精准定位，使自动化生产线上的加工、装配、分检等站点连成一个整体，实现产品的自动化操作，提高生产效率，改善劳动条件。该控制系统用MAP指令库编程，方法简单，检修和维护方便，可在实际生产中推广应用。三自由度十字滑台能在三维立体空间的任意轨迹上运动、实现复杂的运动控制，是用来仿真数控铣床编程的一种较常用的教学仪器。它的机械运动机构由滚珠丝杠构成，实现控制刀具在X轴、Y轴、Z轴的的三维运行；而它的电气系统则一般采用PLC控制，由伺服电机驱动与定位，丝杆与伺服电机轴之间采用弹性联轴器联接，使三自由度十字滑台运行平稳、走位精准，将铣床的所有运动状态完全展现出来。本文设计将采用GE公司的新一代控制器PACRX3i来替代传统的PLC做为十字滑台的控制中心。PACRX3i是GE公司最新的高端控制系统，它集过程控制、离散控制和运动控制于一体，拥有比传统PLC更强大的控制功能和更开放的连通性。强大的开发工具ProneyMachineEdition具有快速的技术革新能力，能够将原有的GE公司可编程控制平台的程序植入到该平台，实现了与旧控制系统的无缝衔接；另外，PACRX3i除了支持PLC常用的梯形图语言编程外，还支持功能模块编程、C语言编程等编程方式，编程语言丰富多样；它的背板总线支持PCI总线、Smart总线，拥有高达216M的传输速度；所有I/O均支持中断且所有模块均支持热插拔等等优点，是GE公司PACSysterms可编程控制器家族的成员[1]。PACMotion是基于PACRX3i系统运动控制模块。它和PACRX3i可以在同一个环境下编程，其编辑语言与PAC编辑语言相同，可以实现整个系统程序的无缝衔接；另外，与一些配置工具（定义轴、凸轮等）的连接也很方便，无需借助额外的连接器，能够有效减少工程费用。其核心部件PMM355是以板卡的形式安装在PAC系统的PCI底板上，可以达到33M的数据交换速度；PMM335的集成I/O还能够做为硬件限位、探针、原点输入、增量主轴编码器输入、凸轮开关输出或者普通用途的I/O来使用；在系统连接时，可通过光纤连接伺服FSSB，每个PMM335模块可以连接多达4个伺服放大器[2]。4.系统结构与主要器件本论文涉及的三自由度十字滑台控制系统采用滚珠丝杠副，具有传动效率高、系统刚度好、传动精度高、使用寿命长的优点，能够实现自锁功能。通过3组伺服电机以及伺服放大器（PWM接口）实现钻头（刀具）在三维空间中的运动。加工滑台可以前、后、左、右移动，钻头能够升降运动。加工电钻采用感应电机（主轴电机）实现钻头正反转，在加工平台上模拟钻孔机的打孔动作。本系统采用伺服运动控制方式实现位置的闭环控制。主要技术参数：外形尺寸（长×宽×高）：700mm×600mm×1000mm；横向行程：250mm；纵向行程：250mm。4.1主要器件断路器：控制十字滑台设备电源通断，实现开关功能的同时具有短路、过电流和漏电保护功能。开关电源：实现整流功能，将市电的交流220V转换为直流24V，为弱点电路提供直流电源。可编程控制器：主机采用GE（FANUCIC695FTB001模块，输入/输出采用PMM33模块。伺服驱动器：发那科SVM1-20βi系列伺服驱动器，分别驱动X轴、Y轴、Z轴的伺服电机。主轴电机：为感应电机。4.2伺服驱动器的接线PACMotion运动控制模块PMM335与各伺服驱动器之间的联接是以光缆为媒介，通过通讯的方式实现对发那科伺服驱动器的控制。发那科SVM1-20βi系列伺服驱动器的接线很简单，只需要按照技术手册的规定接入相对应的插头即可。将PMM335的光纤接口FSSB连接到X轴的光纤接口CPO10B口，然后通CPO10A口连接Y轴的光纤接口，用同样的方法连接Z轴的光纤接口和主轴伺服驱动器。5.工作任务设置与软件设计5.1流程设置按下启动按钮，工作台从原点位置启动沿X轴方向向右、沿Y轴方向向前移动，同时钻头台沿Z轴方向向上运动；工作台移动到指定位置时，钻头台沿Z轴向下移动，同时主轴电机高速转动，钻头旋转并向工作台上的磨具上打孔；钻头在磨具上钻孔约30s后自动向上移动，放磨具的工作台向右移动约5cm，钻头向下移动继续在磨具上钻孔约30s后向上移动；工作台向后移动，钻头重复钻孔工作。这样，钻头在方形的磨具4个角分别钻4个孔后，钻头上移，工作台恢复至原点位置，如此循环反复。如果在十字滑台工作当中按下停止按钮，则滑台在完成本次循环打孔工作后回到原点停止运行。如果按下急停按钮，无论十字滑台在不在程序执行过程中，主轴电机（切削刀具）都会马上停止运行，此时按任何控制按钮十字滑台和切削刀具（主轴）都不会动作；只有将急停按钮手复位后，重新启动控制系统并且复位，十字滑台回到原点位置后才能继续进行控制操作。5.2I/O配置5.3软件设置本系统使用的控制器是GE公司的RX3i，使用GE公司对应的MachineEdition（ME）软件编写程序并组态PMM335。步骤如下：首先，在ME编程环境下建立一个RX3i对象的项目。然后，在ME窗口处依次添加本系统所需的各个模块，有电源模IC695PSD040、CPU模块IC695CPU310、通信模块IC695ETM001、I/O模块IC694MDL655和IC694MDL754；另外，还要在Motiontab中找到PMM335并添加。这样本系统所需的各个模块就都添加到RX3i机架上了。最后，进行各个模块的软件设置。下文主要讲解PMM335的设置。第一步，点击PMM335模块进入PMM组态界面进行组态PMM335设置。根据GEPAC系统的常规设置要先设置硬件I/O的起始地址，本系统中设置PMM335的I/O起始为%I00001，再给模块起个名称，如M10。其次要选择合适的Cam库管理模式，本例中选择“Automatic”模式，故障记录模式选择为“errorsonly”。最后确定系统控制轴的数目，因为本系统使用3个伺服电机，故控制轴数目设置为3；再为这3个轴分配名称，由于是在空间上的3个方向进行运动控制，根据习惯设置为X1、Y1和Z1。另外，假如要使CPU访问模块I/O数据的频率小于每个“I/Oscan”，则选择一个已经在CPU定义的“I/Oscan”，设置为1，这样，在每个“I/Oscan”中都会准备好状态数据。第二步，对PMM335的I/O进行设置。每个PMM335模块上都有接线插孔，包含8个可设置为数字量输入输出接口（DC24V）的点。这种集成I/O适合于包含少量运动控制关联I/O点的应用中，也适合于其它运动控制应用。本系统中将其设置为输入。最后进行控制轴的参数设置。控制轴的属性都是在“Axis”属性页设置的。先将“PositionFeedbackSource”选择设置为“MotorEncoder”，这样初始值的组态和系统建立便为有效设置。若系统没有硬件限位，则需把“OverTravelLimitSwitch”设置为“Disable”。本例中，十字滑台在3个方向均使用干簧管继电器做硬件限位开关，故设置为“Enabled”。然后针对应用设置“MotorType”，由于系统用的是FAUNCβi系列0.5/6000系列的伺服电机，根据手册应当设置其为281。硬件组态定义了RX3i机架上每个模块的类型和位置，通过设置显示在背板模块上的参数来完成硬件组态。然后把设置好的信息存储到组态文件中，该文件最后下载到RX3iCPU上。5.4PLC控制程序设计根据任务要求以及实际情况，需要考虑刀具初始位置并不在原点的情况，所以在按下启动按钮后，系统需要恢复到初始原点位置。故可以编写初态复位子程序，在系统启动前运行该子程序；另外，为确定十字滑台是否准备就绪、是否可以运行，在系统启动前，应该先按复位按钮，则程序调用该复位子程序，实现系统复位功能。十字滑台在工作中，如果按下急停按钮，系统立刻停止运行。此时如果按下启动按钮系统不会运行，只有急停按钮复位后，系统才可继续运行[3]。本文利用GE公司新一代的控制器PACRX3i的技术实现对十字滑台的三维运动控制，给出了三自由度十字滑台的电气控制设计方案：采用GE的运动模块PMM335直接对伺服电机进行位置与速度的控制，无需增加编码器等定位装置，结构简单。经实验验证，该方案运行可靠、效果良好。值得一提的是，PMM335运动模块可同时控制4个伺服放大器运动，功能强大，若结合控制器的扩展性，最多可控制40个伺服电机，在运动控制中，能有效提高效率、节约成本[4]。在自动化生产、加工和控制过程中，经常要对加工工件的尺寸或机械设备移动的距离进行准确定位控制。这种定位控制仅仅要求控制对象按指令进入指定的位置，对运动的速度无特殊要求，例如生产过程中的点位控制(比较典型的如卧式镗床、坐标镗床、数控机床等在切削加工前刀具的定位)，仓储系统中对传送带的定位控制，机械手的轴定位控制等等。在定位控制系统中常使用交流异步电机或步进电机等伺服电机作为驱动或控制元件。实现定位控制的关键则是对伺服电机的控制。由于可编程控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的一种工业控制计算机，具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小等显著优点，是实现机电一体化的理想控制装置。本文旨在阐述利用PLC控制伺服电机实现准确定位的方法，介绍控制系统在设计与实施中需要认识与解决的若干问题，给出了控制系统参考方案及软硬件结构的设计思路，对于工业生产中定位控制的实现具有较高的实用与参考价值。利用PLC的准确定位系统工作原理6PLC的高速计数器指令和编码器的配合使用，在现代工业生产自动控制中可实现精确定位和测量长度。目前，大多数PLC都具有高速计数器功能，例如西门子S7-200系列CPU226型PLC有6个高速计数器。高速计数器可以对脉宽小于PLC主机扫描周期的高速脉冲准确计数，不需要增加特殊功能单元就可以处理频率高达几十或上百kHz的脉冲信号。旋转编码器则可以将电动机轴上的角位移转换成脉冲值。要说刚性，先说刚度。刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。是材料或结构弹性变形难易程度的表征。材料的刚度通常用弹性模量E来衡量。在宏观弹性范围内，刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数，即引起单位位移所需的力。它的倒数称为柔度，即单位力引起的位移。刚度可分为静刚度和动刚度。一个结构的刚度（k）是指弹性体抵抗变形拉伸的能力。k=P/δ，P是作用于结构的恒力，δ是由于力而产生的形变。转动结构的转动刚度（k）为：k=M/θ其中，M为施加的力矩，θ为旋转角度。举个例子，我们知道钢管比较坚硬，一般受外力形变小，而橡皮筋比较软，受到同等力产生的形变就比较大，那我们就说钢管的刚性强，橡皮筋的刚性弱，或者说其柔性强。在伺服电机的应用中，用联轴器来连接电机和负载，就是典型的刚性连接；而用同步带或者皮带来连接电机和负载，就是典型的柔性连接。电机刚性就是电机轴抗外界力矩干扰的能力，而我们可以在伺服控制器调节电机的刚性。伺服电机的机械刚度跟它的响应速度有关，一般刚性越高其响应速度也越高，但是调太高的话，很容易让电机产生机械共振，所以，在一般的伺服放大器参数里面都有手动调整响应频率的选项，要根据机械的共振点来调整，需要时间和经验（其实就是调增益参数）。在伺服系统位置模式下，施加力让电机偏转，如果用力较大且偏转角度较小，那么就认为伺服系统刚性强，反之则认为伺服刚性弱。注意这里我说的刚性，其实更接近响应速度这个概念。从控制器角度看的话，刚性其实是速度环，位置环和时间积分常数组合成的一个参数，它的大小决定机械的一个响应速度。像松下和三菱伺服都有自动增益功能。通常不需要特别去调整。国产的一些伺服，只能够手工调整。其实如果你不要求定位快，只要准，在阻力不大的时候，刚性低，也可以做到定位准，只不过定位时间长。因为刚性低的话定位慢，在要求响应快，定位时间短的情况下，就会有定位不准的错觉。而惯量描述的是物体运动的惯性，转动惯量是物体绕轴转动惯性的度量。转动惯量只跟转动半径和物体质量有关。一般负载惯量超过电机转子惯量的10倍，可以认为惯量较大。导轨和丝杠的转动惯量对伺服电机传动系统的刚性影响很大，固定增益下，转动惯量越大，刚性越大，越易引起电机抖动；转动惯量越小，刚性越小，电机越不易抖动。可通过更换较小直径的导轨和丝杆减小转动惯量从而减小负载惯量来达到电机不抖动。我们知道通常在伺服系统选型时，除考虑电机的扭矩和额定速度等等参数外，我们还需要先计算得知机械系统换算到电机轴的惯量，再根据机械的实际动作要求及加工件质量要求来具体选择具有合适惯量大小的电机。在调试时（手动模式下），正确设定惯量比参数是充分发挥机械及伺服系统最佳效能的前提。那到底什么是“惯量匹配”呢？其实也不难理解，根据牛二定律：“进给系统所需力矩=系统转动惯量J×角加速度θ角加速度θ影响系统的动态特性，θ越小则由控制器发出指令到系统执行完毕的时间越长，系统反应越慢。如果θ变化，则系统反应将忽快忽慢，影响加工精度。伺服电机选定后最大输出值不变，如果希望θ的变化小，则J就应该尽量小。而上面的，系统转动惯量J＝伺服电机的旋转惯性动量JM＋电机轴换算的负载惯性动量JL。负载惯量JL由工作台及上面装的夹具和工件、螺杆、联轴器等直线和旋转运动件的惯量折合到马达轴上的惯量组成。JM为伺服电机转子惯量，伺服电机选定后，此值就为定值，而JL则随工件等负载改变而变化。如果希望J变化率小些，则最好使JL所占比例小些。这就是通俗意义上的“惯量匹配”。一般来说，小惯量的电机制动性能好，启动，加速停止的反应很快，高速往复性好，适合于一些轻负载，高速定位的场合。中、大惯量的电机适用大负载、平稳要求比较高的场合，如一些圆周运动机构和一些机床行业。所以伺服电机刚性过大，刚性不足，一般是要调控制器增益改变系统响应了。惯量过大，惯量不足，说的是负载的惯量变化和伺服电机惯量的一个相对的比较。利用PLC的高速计数器指令和编码器控制三相交流异步电机实现的准确定位控制系统，其原理是通过与电动机同轴相连的光电旋转编码器将电机角位移转换成脉冲值，经由PLC的高速计数器来统计编码器发出的脉冲个数，从而实现定位控制。6.2设计与实施以对传输带的定位控制设计为例加以说明。现需要用传输带运送货物，从货物运送起点到指定位置(终点)的距离为10cm。现要求当传输带上的货物运行10cm后，传输带电机停止运行。该系统硬件设置主要包括西门子S7-200CPU226型PLC、传输带电机(三相交流异步电机)、OMRON的E6A2-CW5W光电旋转编码器、松下VFO系列BFV00042GK变频器等。该系统的工作原理是将光电编码器的机械轴和传动辊(由三相交流异步电机拖动)同轴相连，通过传动辊带动光电编码器机械轴转动，输出脉冲信号，利用PLC的高速计数器指令对编码器产生的脉冲(采用A相脉冲)个数进行计数，当高速计数器的当前值等于预置值时产生中断，经变频器控制电动机停止运行，从而实现传输带运行距离的准确定位控制。很显然，该控制系统中实现准确定位控制的关键是对PLC的高速计数器的预置值进行设置，高速计数器的预置值即为传输带运行10cm时光电编码器产生的脉冲数。该脉冲数值与传输带运行距离、光电编码器的每转脉冲数以及传动辊直径等参数有关。该脉冲数可以通过实验测量也可通过计算得出。计算得出传输带运行10cm对应的脉冲数为；脉冲数=[(传动辊直径(mm)×π÷(脉冲数/转)]×传送带运行距离(mm)本次的技术实现对十字滑台的三维运动控制，给出了三自由度十字滑台的电气控制设计方案：采用GE的运动模块PMM335直接对伺服电机进行位置与速度的控制，无需增加编码器等定位装置，结构简单。经实验验证，该方案运行可靠、效果良好。值得一提的是，PMM335运动模块可同时控制4个伺服放大器运动，功能强大，若结合控制器的扩展性，最多可控制40个伺服电机，在运动控制中，能有效提高效率、节约成本[4]。7.结束语针对传统液压缸不易控制等缺点，本文提出的新数字液压缸与现有数字液压缸相比，结构类似、但工作原理不同，具有独特优势。数字液压缸是未来液压缸发展的趋势，21世纪的液压系统也必将更加趋于数字化，与微机相结合，促进整个液压行业的发展[6]，其优势是传统液压缸所无法实现的；但是因为其发展时间短、没有传统液压缸的稳定和标准化、实际生产和工作方面也存在着很多的不足之处，所以仍然需要通过理论研究和实验验证不断的改进和提升。及其在电子测量技术与仪器领域中应由于计算机技术和测试技术的紧密结合，数据采集卡输出的信号在计算机中进行相应的处理、分析，并将结果显示出来，这就需要用软件编制相应程序。采用模块化的思想分析软件所需实现的功能，对各功能模块分别设计。前面板是人机交互的界面，为便于用户的操作，整体界面简单明了，与传统仪器操作习惯相符合。程序框图是整个系统功能程序的搭建平台，采用状态机的编程方法，编制程序的每个功能模块。数据采集卡接入计算机后要能实现与的通信，并对串口初始化。通过发送地址指令控制采集卡采集、转换数据，并将结果返回软件系统进行后续处理。考虑外界各种干扰因素，设置了数字滤波器滤除原始信号中的无用成分。采集卡采集到的只是传感器输出的电信号，需将电信号转换为原始物理信号在前面板显示出来。除了波形显示，还需计算出信号的某些特征参数，利用中的时域分析模块对信号进一步处理。将原始波形储存至计