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中日传统剧场转台研究
车文明
内容提要 古代剧场真正的旋转舞台出现在18世纪中期的日本歌舞伎剧场。宝历八年（1758年），大阪的歌舞伎艺术家并木正三发明了世界上第一个旋转舞台，就是将台板锯开，在台板下安装机关，使台板本身可以旋转的构造。每当剧情、场次变化，早已在背面布置好的道具、布景、演员就旋转过来，面向观众。这是日本演剧高度发展的一个标志，显示出歌舞伎写实性的表演特征。现存日本歌舞伎剧场中均设有转台。18世纪，中国清宫大戏台也有了升降、地井装置以及移动推车“车台”，表现出宫廷大戏表演中不同于写意性的写实性追求。
关键词 旋转舞台 歌舞伎 清宫大戏
虽然早在公元前5世纪古希腊剧场已经有了简易的转台与车台，但因为只是从剧本提示中推导出来，而无实物、图像佐证，使后人无法窥其全貌，[1]同时，这种舞台装置也未被西方戏剧继承下来。因此，古代剧场真正的旋转舞台出现在18世纪中期的日本歌舞伎剧场。 歌舞伎是日本典型的民族表演艺术，起源于17世纪江户初期，与能乐、人形净琉璃并称日本三大国剧，也是世界非物质文化遗产。郡司正胜先生指出：“歌舞伎是作为‘能’的逆反者而诞生的。在‘能’执著于王朝趣味，追求一种民众生活外的艺术境界，渐渐脱离庶民社会之际，一种舍弃先行‘艺能’的文学趣味以及象征主义，伴随着新民众的勃兴，发自于肉体的‘艺能’诞生了。这就是歌舞伎。”[2]目前在日本，歌舞伎比任何一种古典戏剧更受欢迎，近几年又产生了不少新的剧本和制作。歌舞伎与中国京剧素有“东方艺术传统的姊妹花”之称。 歌舞伎剧场通常叫“芝居小屋”，“芝居”在日文中指戏剧。“芝”是草地，“居”是存在的意思。这就是说，原来古代的演剧，并不是在舞台上，而是在草地上进行的。在江户时代（1603－1867），将剧场或表演曲艺、杂耍的场所叫小屋，因早期建筑简陋，故名。同时，把歌舞伎演员或者剧场人员称作“小屋者”，带有轻蔑的意思。歌舞伎最初借用能舞台演出，后来逐步发展、独立，完善设备，形成如同现代剧院的歌舞伎剧场。歌舞伎舞台面积较大，平面呈长方形，面阔多在10米以上，大者达20多米，进深也在10米左右，大者达30多米。另外，还有伸入观众席间的宽1米左右的“花道”，这是其它国家所没有的。花道最初产生于贞亨年间（1684—1687），原来是观众给演员献花时用的走道，故称花道，但后来它已经成为一个特殊的表演区。演员有很多戏是在花道上就开始表演的。因这里离观众距离很近，便于和观众交流，常常可以取得很好的戏剧效果。除了当作走道使用以外，还经常把它当作山峦、河流等空间使用，成为一种特殊的舞台装置。 据《歌舞伎事始》记载，正德、享保期（1711—1736）由江户剧作者中村传七发明了所谓的“盆回”，即在舞台上设置可以旋转的小台子，也叫“回道具”，[3]类似于古希腊舞台的转台。宝历八年（1758年），大阪的歌舞伎艺术家并木正三发明了世界上第一个旋转舞台，就是将台板锯开，在台板下安装机关，使台板本身可以旋转的构造。每当剧情、场次变化，早已在背面布置好的道具、布景、演员就旋转过来，面向观众。这是日本演剧高度发展的一个标志。晚清诗人、外交家黄遵宪在出使日本时看到的歌舞伎转台表演：“场之正面为台，场下施大转轮。转轮则前出下场，后出上场矣。场之阶下为桥（花道——引者注），亦有由阶下上场者。”[4]这就是说，歌舞伎场次的转换不像中国戏曲，主要靠演员上下场来实现，而是靠旋转舞台，轮子一转，场次转换完成。江户（今东京）在宽正五年（1793）前后，从上方（京都、大阪一带）引进了旋转舞台技术。另外，天宝年间（1830—1843），江户的“大道具方”十一代长谷川堪兵卫设计了所谓的“蛇目回”，也就是二重回，在原有的旋转舞台内另外设置一个小转台，内圈与外圈可以自由转动，在内外圈相反方向转动之际可以表现人物与场景、人物与人物的交错。以前转台直径是三“间”（约米），至此，直径扩大到五“间”（约米）。 金毘罗大芝居是日本现存比较典型的歌舞伎剧场，在香川县琴平町，原属金刀毘罗宫附属剧场，面北，朝向本殿。现存剧场已经迁到神社西面数百米处，所以剧场面东，对着神宫。大芝居始建于天保六年（1835），为日本现存最古老的寺社歌舞伎全盖式剧场，昭和四十五年（1970）被指定为国家级重要文化财。金毘罗大芝居占地面积3079平方米，建筑面积850平方米，保留了日本传统歌舞伎剧场的形式，观众席不设座椅，而是沿用坐席的样式。每格可坐二人，相邻两格之间的木条可以去掉，去掉后，两格可坐五人。整个剧场阔约12间（约26米），进深19间1尺（约41米），可以容纳观众740名；舞台对面及两侧有二层看楼。舞台面阔6间（约13米），进深约4间（约9米）；舞台上手处设乐床，[5]下层高米，深米，宽米；对面下手处设“黑御帘”，[6]规模与乐床相似。回舞台直径3间4尺（约7米）；花道长6间4寸5分（约13米），宽米；花道三七处设“鳖”，[7]面积×5平方尺；在花道相对位置设有假花道，除了根据剧情的需要用做舞台的延伸部分之外，在这个剧场，其主要功能是观众入场和退场的通道。舞台下面是歌舞伎专用舞台必须有的“奈落”，[8]高米，里面所有的旋转、升降设备均使用机械原理，靠人力在奈落里运转，运转时不会影响到戏剧演出。
另一实例是下谷上歌舞伎舞台，属露天剧场，位于兵库县神户市北区山田町，是下谷上天彦根神社的附属建筑，始建于天保十一年（1840）。为国家级重要有形民俗文化财。舞台在本殿之南，距本殿米。
舞台顶部采用日本传统的“入母屋造茅葺平入”手法（单檐歇山顶），由于屋顶重量较轻，所以，整个舞台只用四根角柱承重。舞台面阔米，进深米，柱高米，基高米。回舞台直径米。虽然旋转装置在舞台下面的奈落里，旋转所需动力同样是人力，但和金毘罗大芝居不同的是，它需要人在舞台上推动回舞台实现旋转。在这个回舞台周边等距离刻有一些凹洞，需要旋转的时候，相关人员就用事先准备好的竹竿插入凹洞，大家一起推动竹竿，使回舞台旋转。该舞台没有固定花道，但在舞台西北挖出一条纵向的壕沟，这条壕沟直通奈落西北面的出口，所以，它既是演员上场的通道，也是演出时临时搭建的花道下部。舞台下面的奈落同时兼作乐屋，层高米。演员在此化妆准备，演出开始的时候，演员从奈落西北的出口出去，然后上花道。
虽然歌舞伎具有程式性，表演具有夸张性，但其本质是“以华丽所制造的喜悦”。[9]所以，需要布景，需要实物道具。诚如黄遵宪所言：“场中陈列之物一一皆惟妙惟肖。即山林楼阁，亦复架木插树，以疑似之。”[10]同时，作为歌舞伎黄金时代的元禄歌舞伎时代，[11]歌舞伎具有了相当的写实主义精神，由“原来的‘物真似’提高到了具有写实性的台词剧”。[12]而作为转台前身之盆回道具恰恰出现在这个时期，理由不言而喻。回舞台的发明者是为了表现同一时间发生在不同地点的事件，这也深刻影响了歌舞伎的内容、技巧以及导演程式。 18世纪，中国清宫大戏台也有了升降、地井装置以及移动推车“车台”。 清宫大戏楼原有5座，都是历史所无的巨构：圆明园同乐园清音阁、故宫寿安宫大戏楼、故宫宁寿宫畅音阁、承德避暑山庄清音阁、颐和园德和园大戏楼。其中圆明园戏楼建于雍正四年至乾隆二年（1726－1737）间，[13]故宫两座建于乾隆时，颐和园戏楼建于光绪十六年至二十年（1891－1894）。现仅存故宫畅音阁与颐和园德和园清音阁两座。它们在建筑上基本相同，坐南朝北，由戏台和扮戏楼组成，戏台三层，歇山顶，总高度21米上下。扮戏楼两层，又分南北两部，均重檐歇山顶，以勾连搭相接。通面阔、进深各三间。下层名“寿台”，故宫畅音阁通面阔米，通进深米，[14]台基高米，檐柱高米（畅音阁三层总建筑面积平方米）；德和园戏楼通面阔米，通进深米，[15]台基高米，总面积达276平方米，檐柱高米；圆明园同乐园清音阁通面阔米，通进深米，檐柱高米。[16]中层“禄台”檐柱轴线内面积与寿台同，被金柱间屏风分为室内和室外两部分，北面室外部分为表演区，仅40平米左右。上层“福台”擎檐轴线比寿台檐柱轴线内收约1米，金柱轴线面积为101平方米。
各层之间有天井相通。上层“福台”，前台是一个较小的表演区，中间台面有活动盖板。福台后台是设备层加操作层，它有天井并布满了滑轮，大绞车有9个工作位，井口一边一个，18人同时转动绞车，升降可以让演员乘云板上下。中层“禄台”用于表演的台面比一层小许多，台面几乎全部是活动盖板，演员可以从此进入夹层，再从夹层下到一层寿台。当然，前后台之间也有上下场门。禄台后台远大于前台，是升降云板通过时上下演员和装卸砌末的地方。下层“寿台”是主要表演区，在前台后部上下场门之间有一排高约米，面阔与戏台同，深约4米的固定高台，叫“寿台明阁”，也叫“仙楼”，其正面有4座木楼梯与寿台台面相通。仙楼与后台由格子门隔开，并设上下场门。寿台的后台很宽敞，两边有直通二层禄台后台的大楼梯。寿台顶部设有7个天井，表演区中间有一个大方形天井，在其两侧各有一个长方形天井，同时，四角各有一个天井。天井分两类：一类是供升降机械的通道，一类是演员上下通道。三层台中间天井垂直相通（二三层位于后台）。寿台下面有地井，有固定的楼梯通向后台台面。地井中间是一个大水井，两边有两排绞车。寿台活动台板和地下层的设置，可以增加演出的变化，用机械实现地下层到一层台面的升降，也可以任意设置演员上下的通道。水井可为水法砌末表演喷水提供水源。扮戏楼高度不及戏台，但占地面积却大于戏台。，
日本歌舞伎剧场在花道靠近舞台的地方设立小型升降台，宽二尺五（约米），长五尺（月米）。也有剧场将其分割为两块，在操作之际便于一上一下的运作。升降台只能用于“忍者”（有飞檐走壁本领的奸细）、幽灵、鬼怪等非现实人物的出场与退场，因其形状如龟壳，所以被称为“鳖”。 虽然是特例，但在皇家的财力、物力支持下，清宫戏曲在戏台建筑、舞台技术、砌末布景等方面都有了空前的大发展。畅音阁大戏台的后台及地下层至今保留有不少大型砌末与装置，其中有一种大型移动平台，在长方形架子下有四个带有万向转轴的轮子，架上可立数人，经过装饰，可以作车，也可作船，由人推动在舞台上移动。对此种装置，俞健先生“暂且也称它为车台”，本文从之。[17] 这里，既有显示皇家气派的因素，也有适应宏大戏曲演出场面的需求。清宫演出人员也是相当庞大，如乾隆四十一年（1776）至四十二年（1777），南府、景山三旗学艺人等就有230名，内府三旗学艺人等有198名，经过乾隆八旬万寿庆典，到太上皇时期，外学伶人数量竟达700人左右。[18]关于清宫大戏，资料保存较为完整，相关研究也比较充分。“大戏”由词臣编写，一般多为10本，每本24出，共240出的连台大戏。著名地有《升平宝筏》、《劝善金科》、《鼎峙春秋》、《忠义璇图》、《昭代箫韶》等。而大戏楼则可以说是专门为演出连台本大戏建造的。如《昭代箫韶》卷首“凡例”要求：“剧中有上帝、神祇、仙佛及人民鬼魅，其出入上下应分福台、禄台、寿台及仙楼、天井、地井。或当从某台某门出入者，今悉斟酌分别注明。”[19]《劝善金科》卷首“凡例”云： 从来演剧，唯有上下二场门，大概从上场门上，下场门下。然有应从上场门上者，亦有应从下场门上者，且有应从上场门上，而仍从上场门下者；有从下场门上，仍应从下场门下者，今悉为注明。若夫上帝神祇、释迦仙子，不便与凡尘同门出入，且有天堂必有地狱，有正路必有旁门，人鬼之辨亦应分晰，并注明每出中。[20] 通常神仙世界的场面铺排，以中层禄台为中心，即身份最高者居禄台，其余神祇分处福、禄、寿三台与仙楼，环绕于主神周围。当不同的主神出现时，各神所处的位置要根据情况进行调整。曾为清末宫官的曹心泉在回忆录中写道大戏台各种设备实用盛况： 宫中戏台，最大者三处，以热河行宫戏台为最大，其次为宁寿宫，其次为颐和园中之颐乐殿。内监称此三戏台为大爷、二爷、三爷。此三台之建筑，皆分三层，下有五口井，极为壮丽。有数本戏，非在此三戏台不能演奏者：一、《宝塔庄严》，内有一幕，从井中以铁轮绞起宝塔五座。二、《地涌金莲》，内有一幕，从井中绞上大金莲花五朵，至台上放开花瓣，内坐大佛五尊。三、《罗汉渡海》，有大砌末制成之鳌鱼，内可藏数十人，以机筒从井里吸水，由鳌鱼口中喷出。至今此巨鳌砌末，仍陈列于宁寿宫戏台上。四、《阐道除邪》，此端午应节戏也，亦从井中向台上吸水。五、《三变福禄寿》，此戏在台上分三层奏演。最初第一层为福，二层为禄，三层为寿。一变而禄居上层，寿居中层，福居下层。再变而寿居上层，福居中层，禄居下层。以上五剧，布景伟大，非此三台，不敷布置。他处戏台较小，不能演此大戏也。[21] 朝鲜燕行使朴趾源《燕岩集》中的资料，叙述乾隆四十五年（1780）高宗七旬万寿时，朴氏于热河行宫中亲览内廷承应戏的情形云： 八月十三日，乃皇帝万寿节，前三日后三日皆设戏。……台左右木、假山，高与阁齐，而琼树瑶林蒙络其上，剪彩为花，缀珠为果。[22] 从描述中我们可以看到，演出场面之宏大、人物之众多、装扮之繁丽、变幻之巧妙，达到了令人吃惊的地步。 写实砌末“车台”也常有运用，《鼎峙春秋》第八本第一出注明：“杂扮水云拥大船上。关公、周仓上船科。”[23]“水云”在船周围，是“扮水卒、持水云旗”的简写。又如《劝善金科》第六本第一出之“聚宝盆、珊瑚树、招宝幡、牟尼珠”等宝物，莫不取实物道具登场。而为呈现地狱景象，铜蛇铁犬、衣服骷髅、铁床血缸、刀山剑树等，亦均是实物。 清宫剧场是在中国传统戏台基础上形成的，来源于神庙戏台，又借鉴了当是城市戏园剧场的构造，而根据宫廷演剧以及显示皇家气派的需要创建的。无论从建筑造型还是实用功能上，都达到了中国传统戏台建筑艺术的顶峰。 我们知道，中国传统戏曲表演是写意性的、虚拟性的、程式化的。清宫大戏的演出应用了许多写实的手段、写实的砌末，同时受到西方文化影响，出现了参照西洋画画法，具有写实性的硬景、软景，运用了管风琴等，这是对传统戏曲表演的革新，不仅仅是夸耀皇家气势。虽然，由于人力、财力、物力以及技术上的限制，此探索不可能推广到广大城乡剧场，但这毕竟是我国戏曲史上的一大创举。 虽然中日文化交流一直未曾中断，但直到民国时期，旋转舞台才影响到中国剧场建设。据周贻白先生介绍：“至近年，海道交通日趋发达，舞台的建筑亦渐染外来风气。如转动的舞台，本为日本舞台的特色，民国初年，上海、汉口、长沙等较大商埠均有此种仿制的转动舞台，但行之不久，即归淘汰。”[24]在西方剧场史上，升降装置经常出现，古希腊剧场也有简易的转台与车台。目前，还不知道上述东方剧场的旋转舞台与升降装置是否受到西方剧场的影响，这个问题需要进一步研究。 后记：早稻田大学演剧博物馆博士生丁曼在其导师竹本馆长以及馆内埋忠美沙小姐帮助下为我提供了早稻田大学演剧博物馆所藏江户时期有关转台与升降台的绘画图片，特此致谢！ 注释： [1]李道增著《西方戏剧•剧场史》（上），北京：清华大学出版社，1999年版，第35页。 [2]〔日〕郡司正胜《歌舞伎入门》，李墨译注，中国戏剧出版社，2004年版。第37页。 [3]〔日〕郡司正胜《歌舞伎入门》第三章第90页注230“回舞台”。 [4]（清）黄遵宪撰《日本国志》卷三十六“礼俗志三•乐舞”，上海古籍出版社影印光绪羊城富文斋改刻本，2001年版，第377页。 [5]乐床，歌舞伎音乐伴奏者演奏的专用场所，主要是义太夫（三味线）演奏者所用，所以又叫做太夫座。 [6]黑御帘，歌舞伎特殊音效演奏者的专用场所。因为它位于“下手”处，又叫“下座”，这里演奏的音乐也叫“下座音乐”。 [7]鳖，歌舞伎舞台装置，一种升降台，多位于花道的三七处，用于幽灵、鬼怪等非现实人物出场、退场。因为其升降方式类似于鳖头的伸缩，故名。 [8]奈落，歌舞伎舞台下面的地下室，用来安置操纵舞台道具（廻舞台、鳖等）的设备。 [9]《歌舞伎入门》，第16页。 [10]（清）黄遵宪撰《日本国志》卷三十六“礼俗志三•乐舞”，第377页。 [11]大致指以元禄年代（1688—1703）为中心，包括以前五年，以后十五年。参见《歌舞伎入门》第83页。 [12]《歌舞伎入门》第43页。 [13]参见翟小菊《德和园戏台研究》，《中国紫禁城研究论文集》第二辑，北京：故宫博物院紫禁城出版社2002年版，第161－166页。或曰建于乾隆初年，参见刘敦桢《同治重修圆明园史料》，《刘敦桢文集》（一），北京：中国建筑工业出版社1982年版，第291页。 [14]据清华大学建筑学院罗德胤博士测量，清华大学建筑学院博士论文《中国古戏台建筑研究》，第117页，北京：清华大学，2003年4月。另《中国大百科全书•戏曲曲艺卷》该词条言寿台约14米见方，北京：中国大百科全书出版社1983年版，第28页。 [15]有研究者据光绪十六年（1890）《德和园工程做法册》之记录，断定通面阔17米，通进深16米，檐柱高米，中层宽12米，上层宽米。参见翟小菊《德和园戏台研究》，《中国紫禁城研究论文集》第二辑。 [16]罗德胤据李建芸学士论文《同乐园复原设计研究》测算，《中国古戏台建筑研究》表5－1“大戏楼戏台部分主要尺寸列表”，第117－118页。 [17]参阅俞健《清宫大戏台与舞台技术》，《艺术科技》1999年第2期。周华斌、朱联群主编《中国剧场史论》下卷收录。 [18]朱家溍、丁汝芹著《清代内廷演剧始末考》，北京：中国书店2007年版，第37－38页。 [19]《昭代箫韶》卷首“凡例”，《古本戏曲丛刊》第九集之六，上海：商务印书馆影印本1964年版，本卷页12。 [20]《劝善金科》卷首“凡例”，《古本戏曲丛刊》第九集之五，本卷页11。 [21]曹心泉口述、邵茗生笔记《前清内廷演戏回忆录》，《剧学月刊》第2卷第5期，1933年5月。 [22]朴趾源《热河日记》卷四“山庄杂记•戏本名目记”，上海：上海书店出版社1997年版，第250页。 [23]《鼎峙春秋》八本一出，《古本戏曲丛刊》第九集之三，本卷页1。 [24]周贻白《中国剧场史》，《周贻白小说戏曲论集》，济南：齐鲁书社1986年版，第481页。
让儿童的音乐灵性在开放教学中插上翅膀音乐是积聚灵感、催发情感、激活想象的艺术，它作为素质教育的重要内容和实施美育的主要途径，不仅能陶冶情操、提高素养。而且有助于开发智力，特别是在激活学生创新潜能方面有着十分重要的作用。儿童是与音乐最亲近的人群之 一，从某种意义上说，每个儿童天生都应该是一个音乐家，每个儿童都喜欢在音乐中游弋。然而实践证明：传统的教学模式并不能有效激发学生热爱音乐的本性，相反，传统小学音乐教育失落了"音乐"这一特殊的艺术形式的创造特质，却以传授音乐知识、训练音乐技能为主要的教学目标，以教师为中心，以教材为教学半径，把音乐教育禁锢在固定的区域内，使学生常常处于被动地位，创新的意识和热情受到极大的抑制。美国现代心理学家布鲁姆指出："学习最好的刺激乃是对学习材料的发生兴趣。"这说明兴趣是学习的基础。立足实践，我建立了一种以主体性、创新性等为特征的培养学生创新精神和能力的开放式音乐教学模式，使课堂的教学目标、教学过程、教学方法、教学评价等方面都具有开放性。变过去由教师指导下的被动学习为主动学习和自主活动，让学生在经历音乐实践过程中欣赏美、感受美、表现美和创造美，以满足学生的"自我认知"、"自我表现"和"自我发展"的需要。搭建让学生自主表演的"旋转舞台"和"梦想剧场"，使学生的心理素质、协调能力和创新思维都能得到良好发展，让学生成为学习音乐的主人，让音乐课真正地"活"起来，让音乐课真正焕发出生命的活力。一、开放的音乐教学目标纵观我国目前的小学音乐实践就不难发现这样一个现象：许多教师把音乐课教学目标的重点放在了音乐知识的认知和音乐技能的训练上。在某些人看来，衡量一堂课成功与否的标准，主要看这节课学生掌握多少乐理知识，唱会多少歌谱？而这些都不利于学生素质的全面发展，更不利于学生创新能力的培养。当我们从教育学、心理学角度，从该学段的学生特点、教学大纲要求和实施素质教育的高度来审视小学音乐教育时，显而易见，培养学生对音乐的感受力、审美力、表现力和创造力，在感悟音乐中陶冶情操，才是小学音乐教学追求的主要目标。因此，认知活动和技能训练活动不应该成为其主要内容，培养学生"音乐耳朵"才是小学音乐教学活动的核心。 开放的音乐教学目标是指音乐教学目标的多元性，我们当然决不排斥音乐知识与技能，而是指能在关注情感、态度与价值观目标的前提下，又能关注知识与技能目标，而不是仅仅关注其中的某一方面。音乐家冼星海说过："音乐是人生最大的快乐，音乐是生活中的一股清泉，音乐是陶冶性情的熔炉。"这是音乐家发自肺腑的金玉良言。我们每位音乐工作者应该做的是：假如音乐是清泉，就让它流得更欢；假如音乐是熔炉，就让它烧得更旺。让音乐成为学生人生中最大的快乐，提高不断的接触、参与音乐，让他们深入音乐艺术的殿堂。以前，我们在制定教学目标时遵循了统一性和多样性相结合的原则，开始把音乐教学的目标分为基础目标和发展目标。基础目标是教师依据教学大纲，向学生提出学习音乐的态度、技能、知识的掌握程度上的要求；发展目标是在保证达到基础目标的前提下扩展开的针对学生个体差异和发展潜能而设定的。学生的音乐基础是参差不齐的，其中不乏音乐感觉一般的普通学生，更有"五音不全"者。对于这类学生的教学，音乐知识、音乐技能的传授必不可少，但过分强调这方面的训练，可能会使他们对音乐的兴趣、热情消耗殆尽，对音乐产生厌倦感。这时，教师就要努力让不同程度的学生都能在自身基础上获得创新性的发展。比如音乐欣赏，同样的音乐往往可以让不同的学生产生不同的联想。"一千个读者，就有一千个哈姆雷特。"音乐欣赏能够激发学生的内心活动，并且是带有很强主观性的。谁能说"五音不全"的学生没有丰富的内心情感世界？学生的内心世界如天空的云彩，是多姿多彩的。而音乐就具有这种巨大的对于学生个性差异的"兼容"作用。二、开放的音乐教学过程音乐是时间的、表现的艺术，在众多艺术门类中，它的创作自由度是最高的。这就决定了音乐教学过程并不是封闭的、孤立的。它应是学生对音乐的认识与对音乐的实践辩正统一的过程，是教师主带作用的发挥、学生主体能力的生成和发展的过程，是动态、变化、发展的过程，是极具开放性的。开放音乐教学过程，应为学生拓展音乐学习空间，创设广阔的自主创新的音乐学习环境。为此，我在教学实践中进行了积极、大胆的探索。让音乐与生活沟通起来，营造广阔的音乐教学空间。音乐本来就是从生活中创造出来的。我们在音乐教学过程中根据教学需要，实现教师、学生、教材、教具、教学环境与生活的多方面横向联系，及他们之间的相互作用和影响。让音乐回归生活、回归自然。如《摇篮曲》一课，我抓住小朋友很想做爸爸妈妈的特点，准备了很多娃娃，让学生亲身体验做一天爸爸妈妈是多么辛苦，从而进行爱父母、尊敬长辈的教育，在活动中巧妙地将歌曲教学、创编表演、打击乐器有机地结合在一起，让学生亲身体验、主动参与，取得良好的教学效果。让音乐与活动沟通起来，给予自由的音乐想象空间。音乐最具不确定性，解释的自由度是最大的。所以，音乐可以让每一位学生用自己独特的方式想象、解释，来宣泄自己的情感，它最能体现人的个性。而主题活动恰恰就能提供这样的自由。游戏、表演等是小学生最喜欢的活动方式。我们在音乐教学过程中十分注重通过音乐活动过程的展开，来激发学生创新的潜能，给他们探究问题，探询知识的空间，让他们大胆想象，自由创造。让音乐成为师生沟通的情感桥梁。在开放的音乐教学中，教师应营造一种民主、自由、轻松、愉快的氛围，创设良好的师生关系。老师大多数时间可以走到学生中间，缩短和学生的距离。教师是导演，有序地领着孩子走进音乐的殿堂，不断给孩子新的内容，让他们有新的发展。教师又是演员，与孩子们一起欢歌跳跃。教育心理学认为，如果教师与学生之间能形成友好信赖的关系，那学生就可能更愿意和教师相处，接受老师的教诲。同时在这种平等、和谐、热烈的氛围中，就能更好地激发学生学习的主体和创造的积极性。我在课堂上经常鼓励那些比较内向的同学大胆说、大胆想、大胆唱、大胆演。这种鼓励支持的态度、期望性、肯定性的语言，能树立学生进步的信心，让学生在宽松友好的学习氛围里感受美、体验美。让音乐走出狭小的课堂。随着社会的不断进步、科学日新月异地发展，音乐课再也不能是一架钢琴，一台录音机就能对付得了的，在教学过程中，采用现代化的教育技术成了课堂中必要的手段，它信息量大，交互性强，快捷简便，直观形象。电视、广播、Internet各种媒体，开阔了学生的视野，拓展了音乐文化范畴，可以让学生获得古今中外各种音乐信息，也可以开展综合实践活动，把课堂延伸到更为广阔的创新空间。三、开放的音乐教学方法开放的音乐教学方法是指依据学生发展需要和教学内容设计采用不同的教学方法，而不是机械采用同一种教学方法。音乐教育家柯达伊认为："音乐教育首先要通过音乐与身体结合的节奏运动唤起人们的音乐本能，培养学生的音乐感受力和敏捷的反映能力。"这一理论说明音乐具有动态的特征，应加强音乐运动与身体运动之间的联系。通过学生的行、走、跑、跳、拍手、点头等动作来感知和掌握音乐的节奏。如在教乐理知识二分、四分音符时，一般教学只讲"二分音符唱二拍，四分音符长一拍。"这些概念对于一二年级的小朋来说既抽象又枯燥。因此，我努力营造了一个让学生自身感受、想象的音乐环境：首先，我让学生们分辨出声音的长短，如猫叫声音长，狗叫声音短；大钟的声音长，小钟的声音短等等。使学生得到感性认识，接着我再让学生闭眼聆听老师发出的不同节拍的走步声和跑步声，由学生用拍手、跺脚的方式把听到的模仿出来，从而完成由声音感知到动作感知的过渡。在音乐教学中，我还经常采用非音乐的教学方法，把音乐与舞蹈、音乐与戏剧、音乐与文学、音乐与身体运动等很好地结合起来，把这些多样的方法统一于学生综合素质的培养和提高上。如我在教完《歌唱二小放牛郎》这手歌曲时，我放手让学生以小组为单位，对这首歌曲进行改编。为了完成改编的任务，各组都展开了激烈的讨论，并纷纷根据歌曲的主题、内容、情感特色来编排舞蹈动作、创作旁白、制作道具、设计人物造型等。在各组的"汇报演出"中，每位学生尽管在其中担任了不同的角色，获得了不同经验，但都能自己去感受、去理解、去想象，最大程度地接受艺术的熏陶。学生在这种自编、自导、自演的实践活动中，既激发了对音乐的浓厚兴趣、树立了自信心，又发展了创造性思维。虽然学生们的"作品"质量高低参差不齐，重要的是学生已能在课堂中自主地获取知识，真正成了学习的主人。教师这时则变成了整个活动的组织者、引导者和服务者（伴奏、放音乐、组织评比等）。长期进行这样的引导和鼓励，我相信在学生心中播下的音乐的种子总有一天会生根、发芽、开花。四、开放的音乐教学评价在以往的小学音乐评价中，教师往往采用让学生唱一首课本上的歌曲来给学生评分，有的教师甚至凭自己的主观臆断和对学生大体的印象给学生打分。殊不知这样做是不科学也是不全面的。其一，很容易让学生产生错误的印象，认为音乐课就是唱几首歌，不必学其它知识。其二，教师不能得到正确的教学效果反馈，对学生掌握知识的多少、好坏不能正确评估，从而对改进教学方法，提高教学质量不能起到积极的作用。其三，不能使学生充分发挥各自的特长，让那些平时上课表现欠佳，老师印象中的"差生"产生不满，认为都是老师偏心眼，不公正。其实，对儿童来说，音乐是最不能用统一的标尺来衡量的。为了克服上述这些弊端，我们构建了开放的音乐教学评价方法，我们认为评价内容与评价方式应根据不同情况作出相应选择，不能固定不变。一首歌、一张卷子就能平定一位学生一学期的学习效果吗？不能！音乐成绩的评定与其它学科相比缺乏绝对尺度，音乐课的成绩不能完全用书面的形式来统计。音乐评价手段的不正确，可能会扼杀学生的音乐学习欲望与兴趣，会把音乐教育引向歧途，更不用说对学生创新精神和创造能力的培养。小学音乐教育不是为了培养音乐专业人才，更不是培养音乐家，其宗旨是为了育人，要在统一培养的基础上发展个人专长，是每个学生都能得到美的享受，美的陶冶，美的滋润。我们在实践中积极探索了过程性、主体性、展示性评价方式，主要有平时积累评价法、合作表演评价法、特长展示评价法。平时积累评价法：是把学生平时在课堂中学习音乐的兴趣和态度作为重要成绩给予记载。合作表演评价法：是以小组为单位，选择一首歌曲或一个舞蹈进行合作表演。特长展示评价法：是学生个性化的吹拉弹唱等各项特长，都可以在"小小音乐会上展示，作为考核内容之一。最后将这三部分综合起来，进行综合评价。兴趣是创新的基础和源泉，成功中的喜悦和乐趣，回极大地唤起学生的创新热情。开放评价的目的就是让学生不断品尝到学习音乐和获得创新的成功乐趣。
投影技术的发展，全息投影技术也在不断的发展，它是真正呈现立体的影像。下面是我为大家整理的全息投影技术论文，欢迎大家阅读。全息投影技术论文篇一：《试谈全息投影技术应用研究》 【摘 要】目前，全息成像工艺复杂，制作成本高，暂不能普遍应用到生活娱乐中，而消费者对新的视觉体验形式的需求越来越急迫，因此我们以一种可以方便实现，视觉效果与全息成像相近的的技术来满足消费者的需求，这就是全息投影技术。本文从全息投影技术构成、视觉效果、应用例举等方面论述了全息投影技术应用的可行性。 【关键词】全息投影;展示;应用;全息投影照片 科幻影片中常常出现全息技术，人或物体以及图形文字以三维的形式在空气中显示，就像电影《星球大战》中的全息通讯、《钢铁侠》中的全息电脑、《普罗米修斯》中全息沙盘等等。科幻电影中的技术多数是虚构的，而往往这些虚构的、幻想的技术却表达社会的需求，指引着科研的方向，全息也是一样。 目前，全息成像工艺相当复杂，制作成本高，还不能普遍地应用到在社会生活和娱乐中，因此全息投影有了其生长和发展的空间。全息投影技术不同于平面银幕投影仅仅在二维表面通过透视、阴影等效果实现立体感，它是真正呈现立体的影像，理论上可以360°观看影像。[1]这种全息投影技术可以呈现出图像浮现在空中的效果，但是所投射出的影像需要依靠透明的介质作为载体，并且对空间的光环境要求相对较高。虽然这样，但这种全息投影技术的优点在于实现成本底、制作方便、趣味性高、视觉效果逼近全息等等，在无介质全息技术应用到我们的生活中之前，全息投影技术有较高的应用空间。看似简单的产品只要能够满足人们的需求，那就会有较高的应用价值。 一、全息投影主要构成 全息投影显示设备是多块透明的 显示器 ，通过多块透明显示器的围合，形成的一个锥体，椎体的每一面对应显示影像内容的每一个面，形成了全息投影的两个视觉特点，一是可以全方位的显示立体影像，二是可以使虚拟影像与周围的现实环境融合到一起，形成虚拟与现实的互动。形成“全息”的视觉效果。 全息投影其简单的构成和实现方式是其能够普及应用的优势之一。全息投影的技术构成分两部分，一是硬件，二是软件。硬件部分包括成像、显示、控制、电源等设备，软件部分为内置控制软件和分屏影像。成像设备、显示设备、分屏影像为其核心构成。 成像设备，即可以生成影像的设备，如显示器、显示屏、投影仪、幻灯机等等，理论上来说可以自发光显示图像的设备都可以用作全息投影，但成像设备的优劣会直接影响全息投影影像的视觉效果。成像设备起到将数字影像内容第一次成像的作用，为显示设备提供充足的光线。 显示设备，即前文中提到的“透明显示器”，这里的“透明显示器”其实是一种高反光的透明膜或者透明板，甚至是玻璃。我们不必在意它是由什么原料制成，我们只要求它具备两个特性，一是良好的通透性，二是尽量的高反光。这两点是全息投影能够实现虚拟与现实融合的核心。显示设备可以反射成像设备所投射出的画面和光线，并且由于其透明的特性，将虚拟影像与实体环境空间形成视觉上的融合，给人新的视觉感受。 分屏影像，全息投影所用的影像是在我们常见的平面影像的基础上进行了再设计，通过多个将物体的多视角画面先分别拍摄再组合拼接到一起，同时播放和控制，这样的影像配合全息投影特殊的多面锥体显示器就能呈现出一个多视角可视的影像，影像给观众一种体量感，并且能够清晰分辨其在空间中的位置。 二、全息投影应用举例 目前全息投影技术和批量生产条件相对成熟，但其应用范围还相对较窄，国内主要将全息投影技术应用到小型展柜、小型舞台中。 全息投影在展柜的商业运用中，多是用于展示企业标识、小型电子产品、珠宝首饰的360°展台和270°展台，内容多数是比较简单的旋转动画，当然也有用于展示游戏角色的，角色有比较简单的动作。在舞台的商业运用中，为满足舞台的观赏角度，以180°的单片全息幕居多。应用方式有虚拟表演、虚拟与真人互动、真人表演全息特效等。2011年3月，日本世嘉公司举办了一场名为“初音未来日感谢祭(Miku's Day)”的全息投影演唱会引起了社会的强烈反响和热烈追捧。 经过对全息投影的研究、试验以及调查，本人认为全息投影在如今这个社会经济条件下可以得到更大的应用空间，甚至达到普及的程度，下面笔者试举出一些领域和行业，探讨如果将全息投影应用到这些行业中去，全息投影所带来的作用及其意义。 1.房地产展示 房地产行业可以涉及到的有全息沙盘、全息样板间、三维全息平面图、三维全息结构图等。 目前我国房地产行业所使用的沙盘主要为电子沙盘，对于样板房，房地产行业的普遍是以三维效果图、样板间模型和实地参观考察来向客户展示样板房。而几乎所有的楼盘宣传资料上都配有房屋平面图以及一些效果图。综合来看，房地产行业高速发展，但其展示手段相对传统，将全息投影应用到其中将极大提升展示效果。 如沙盘，传统沙盘和电子沙盘都是以实体模型为主要展示方式，模型固定不可变，不能向客户展示细节。从环保和节能方面看，沙盘模型都是根据每个楼盘订制的，不可重复利用，一旦楼盘售馨就沦为废品，这是对资源的浪费和对环境的污染。再如样板间，有的开发商基于实际情况的考虑，将样板间直接建设在建筑工地中，客户需要看样板间就需要进入建筑工地，而普通客户对于建筑工地的安全常识和意识并不专业，相对增加了危险度。而样板间模型则和沙盘有同样的问题。 全息投影沙盘的模块化硬件可以实现重复使用，而且展示内容以数字影像方式存在，展示内容灵活可变，展示内容量巨大，还可以很好的完成客户与楼盘间的互动。全息投影沙盘可将传统的沙盘展示、建筑动画、样板间展示、房屋结构展示等融合到一起，只用一套全息投影沙盘即可满足整个楼盘的从外至内、从大环境到局部细节的展示。全息投影沙盘唯一的消耗就是电能，不但起到了很好的展示效果，也顺应环保节能的时代趋势。 2.全息投影照片 社会经济高速发展的今天，摄影摄像技术的简化和人们日益增长的审美需求加快了摄影摄像的普及，我们可以轻易的在身边找到摄影摄像设备，我们的生活被无数的影像所包围，有趣的是我们对于胶卷相机和纸制照片的需求越来越少，我们将数字形式的照片放在电脑、电子相框、手机等设备上来欣赏，这可以看出消费者对于新技术的认可和追捧。 在电子相框、MP4等设备的基础上，全息投影照片将传统的二维平面图像转变为动态的、有体感的、可全方位视角观看的图像，消费者可将自己、亲友甚至偶像的全息投影照片放置在全息投影相框中，操作方式同将电子照片放电子相框一样方便简单，但相对于电子照片，全息投影照片的视觉效果和感官体验是全新的、震撼的。 将全息投影应用到摄影中让消费者得到一种全新的视觉体验，给予消费者更高一级的美的享受。全息投影照片可以像站在巨人的肩膀上一样，在高度普及的平面摄影的基础上向社会进行推广，让更多的人得到全息投影带来的视觉享受与体验乐趣。 其实，全息投影的应用还有很多方式，如全息投影博物馆、全息投影伴舞、全息投影视频电话、全息投影智能引导员等，全息投影不光可以单独使用，也可以同 其它 多媒体设备一同配合使用，其应用的目的在于在真正的全息影像技术普及之前以一种方便的、低廉的、新颖的技术，使人们体验到一种有别于平面媒体的视觉享受。 【参考文献】 [1]许秀文，薄建业，杨铭，等.浅析3D、全息、虚拟现实技术[J].中国 教育 信息化高教职教，2011(7). 全息投影技术论文篇二：《试谈分析全息投影技术在演艺活动中的应用》 摘 要：科技的发展推动影视媒体、新媒体的产生和发展，虚拟艺术体验也应运而生。技术的进步，媒体艺术中的虚拟体验也呈现出多元化趋势，人们可以体验到身临其境的真实感。尤其是在演艺活动中开始逐渐应用全息投影技术，制造逼真立体的艺术情境，使观看者的视觉、听觉产生震撼感受。该文针对全息投影技术进行分析， 总结 出全息投影技术在演艺活动中的优势和发展前景。 关键词：虚拟世界;艺术体验;全息投影;三维立体;演艺活动 虚拟艺术体验广泛应用于影视艺术和多媒体艺术中，人们通过沉浸感和存在感强化了体验的真实感。科技的发展推动影视媒体、新媒体的产生和发展，虚拟艺术体验也应运而生。技术的进步，媒体艺术中的虚拟体验也呈现出多元化趋势，演艺活动中开始逐渐应用全息投影技术，许多演唱会晚会等大型演艺活动都运用了全息投影技术，营造虚拟幻象与表演者之间互动的效果，亦真亦假，惟妙惟肖，使表演产生震撼的效果。 1 全息投影技术的应用 全息投影技术创造的是一种以艺术美学标准营造虚拟世界的 方法 。全息投影技术实质是一种虚拟成像技术，主要是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。目前一般通过两种方式实现虚拟成像，一种方式是直接用投影机背投在全息投影膜上，产生虚拟场景或者虚拟影像;另一种方式通过投影机、LED 屏折射光源至45度成像在幻影成像膜，产生全息投影，全息投影技术不仅可以产生立体的空中幻象，还可以营造连续动态的影像。全息投影构建的虚拟世界可以是基于现实的艺术场景，也可以是超现实的、任凭想象的场景，这种营造过程就是艺术场景实现的过程，技术人员通过计算机图形技术和动作捕捉和表情捕捉系统，最终展现出一个或逼真或梦幻或新奇的艺术世界，这种虚拟艺术体验给人们带来新奇有趣，逼真震撼的视听感受。 在媒体艺术中，全息投影产生的虚拟影像给观众带来的感官刺激最直接，这种艺术感官体验可以源自对现实世界的模拟再现，也可以是超现实的，艺术创造者想象中的各种新奇场景的创造，要实现这些场景或者影像的艺术体验是离不开技术支持的。艺术家可以通过全息投影技术构建或者营造各类艺术情境和场景，引导观众进入虚拟情境中，使人产生身临其境的逼真感觉，仿佛真的置身于营造的虚拟世界中。尤其是在演艺活动中，艺术家或者设计者，通过全息投影技术的营造，引导观众进入虚拟情境中，体验前所未有的虚拟艺术体验和感官刺激。 2 影像互动式虚拟体验在演艺活动中的运用 20世纪中期，互动式虚拟体验最早运用于美国军事模拟训练，尤其是空军飞行训练。美国军方为了降低飞行训练中的损失以及人员伤亡，发明了虚拟飞行驾驶系统。模拟出真实的飞行训练过程，进行飞行员训练。随着技术的发展，模拟训练已经延伸到了其他军事训练领域中，可以模拟出复杂的战斗情境，提高实战水平，同时也减少真实训练或者演习中的损失和伤亡。这种互动式虚拟技术的真实体验使得现实世界和虚拟世界之间的建立起了一座互相作用的桥梁。 随着技术的发展以及媒体艺术的发展，虚拟体验与媒体艺术擦出了绚丽的火花。虚拟感官体验创造的虚拟世界非常接近人类观察体验，在技术的推动下衍生出全新的媒体表现形式和艺术情境，这些新奇的艺术创作方式和艺术表达方式为观众营造了更加丰富多彩的实体体验和感受。虚拟艺术体验作为一种传播方式和手段，彻底颠覆了传统形式的影像体验，擦出了新的传播艺术的火花。 例如，2011年在某国际知名服装品牌的新品发布会上，设计者就把全息投影技术搬上了T台秀，模特表演秀中通过全息投影营造出虚拟模特和真人模特交替出现的场景，在灯光和特效技术的配合下，一场惟妙惟肖、亦真亦假的服装表演完美演绎。在T台上人物和艺术场景忽而产生、忽而消失，模特在虚拟和真实交替中完成瞬间换装的效果，给观看者的视觉和听觉产生了意想不到的震撼效果，观看者完全沉浸于这种逼真立体的影像和真人秀中，这场秀给观者带来了前所未有的魔幻效果，在整个艺术传播领域开创了一个全新的场景。 在我国国内演艺活动中，全息投影营造的互动式虚拟情境的舞台也给观众留下深刻印象。湖南卫视2011跨年演唱会中，有一首歌曲表演中就很成功地运用了全息投影技术，《再见我的爱人》这首歌是邓丽君早起经典作品之一，被观众熟知，许多观众都十分怀念邓丽君深情的演绎，湖南卫视的技术人员就通过全息投影技术把立体逼真的邓丽君演唱的场景搬上舞台，场景中看起来如同邓丽君与歌手的同台对唱，并且两人之间还有恰当的动作眼神交流。在舞台上实现了歌手与影像的完美互动，呈现在观众面前的就是真实的表演场景，给观看者的视觉、听觉带来极大的满足。同样，我们记忆深刻的还有2012龙年春晚就在LED的基础上加入全息投影的电视美术布景，晚会的多数歌舞都动用了全息技术。例如，萨顶顶在演唱《万物生》时，营造立体花朵飘落的艺术情境，演唱者和现场观看者就仿佛是置身花的世界一样，设计者将艺术情境完美结合歌曲的意境，完美演绎了万物生的艺术情境。但是，在演艺活动中全息投影技术只是作为亮点出现在演出的某个环节，并没有被用于制作整场演出的舞美效果，全息投影技术的使用是希望引起观众高潮达到最佳的表演效果。 3 全息投影虚拟互动体验的发展趋势 (1)渲染偶像，美化表演意境。虚拟体验从纯粹的感官体验到交互体验再延伸到情感体验，逐渐呈现出体验融合的趋势，虚拟艺术体验的逼真度和沉浸感也进一步提高和加强。艺术工作者可以在演唱会场景设计上营造多个偶像同时演绎的各种酷炫效果，对观看者的视觉、听觉造成震撼冲击，同时也满足观看者对自己偶像的崇拜心理。 (2)重塑经典，赋予艺术强大生命力。虚拟技术为艺术体验提供了新的机遇。在当下强大的科技条件支持下，可以为观众再现那些怀念的经典，虚拟世界的感官真实性，互动性，情感化，特性的逐渐体现。例如，“复活”历史上的巨星，令其完成与当代明星同台对唱等的现场表演，或是弥补某位不能到场的巨星给观众造成的遗憾，还可以把某个不可能再现的经典为观众重现，对其造成极大的视觉与心理震撼。 (3)打造虚拟偶像，衍生虚拟情感。虚拟艺术体验是调动了视觉、听觉、触觉、嗅觉及肢体行为互动等多种感知体验，也可以是意识心理的思维沉浸，意识和思维沉浸在虚拟世界之中，身体却处于现实之中，身体被虚拟世界中的意识驱动，虚拟和现实之间的界限模糊化，全身心投入到虚拟世界中并享受心醉神迷的沉浸体验，这便是虚拟偶像。越来越多的虚拟偶像会随着人们的不同需求而产生，并且延伸到情感体验的高度。 从感官虚拟体验、互动虚拟体验到情感虚拟体验，这些艺术体验和互动都是基于人们对虚拟世界的幻想和憧憬，引发人们感官和情感的存在感和代入感。从唯物的角度来说，虚拟体验和虚拟互动都是基于人们对真实世界中各种客观事物的反映，并且在人们丰富的想象中得到进一步的艺术升华，在演艺活动或者新媒体艺术中完美地展现出来，迸发出无比绚烂的艺术火花，给观看者带来前所未有的美妙体验和感官享受。因此，虚拟艺术体验是一种很好地表达艺术情感的手段。 参考文献： [1] 王燕鸣.论新媒体艺术在虚拟世界中的互动体验[J].大众文艺，2010(2). [2] 肖永生，赵明镜.飞行模拟器视景显示系统的研究与设计[J].科技广场，2009. 全息投影技术论文篇三：《全息投影的简易制作及探究》 摘 要 全息投影是近年来流行的高新技术，能够展示神奇的立体全息影像，给参观者全新的互动感受。全息投影设备价格较高，应用生活中常见的器材，制作一款具有全息效果的实验演示装备，揭示其中的科学原理。 关键词 全息投影;实验器材;虚拟成像 1 前言 2013年9月13日，去世18年的歌手邓丽君“穿越时空210秒”，与男歌手周杰伦同台对唱，别具一格的全息投影技术很快成为新闻媒体报道的 热点 ，引起人们极大的兴趣和关注。全息投影设备价格较高，一般应用于商业展览或影视特效中。对于广大中小学科学教师来说，只要应用生活中常见的实验器材，花费很低的经济成本，同样可以制作简易的全息投影演示实验，带给学生新奇的科学体验与乐趣。 2 全息投影原理 全息投影技术也称虚拟成像技术，利用光的干涉和衍射原理，记录并再现物体真实的三维图像。 第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束;另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，利用干涉条纹间的反差和间隔，将物体光波的全部信息记录下来。记录干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片。 第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成像过程。全息图的每一部分都记录物体各点的光信息，能够再现原物的整个图像，通过多次曝光可以在同一张底片上记录多个不同的图像，互不干扰地分别显示出来。 全息投影系统将三维立体画面悬浮在实景半空中，画面的对比度和清晰度高，有空间感和透视感，营造了亦幻亦真的神奇氛围。 依据实现技术手段与途径的不同，全息投影分为两类。 1)透射全息投影：通过向全息投影胶片照射激光，从另一个方向来观察重建的图像。透射全息投影可以使用白色光来照明，广泛应用于信用卡防伪和产品包装等领域，通常在一个塑料胶片形成表面 浮雕 图案，通过背面镀上铝膜，光线透过胶片得以重建图像。 2)反射全息投影。使用白色光源，从和观察者相同的方向照射胶片，通过反射重建彩色图像。镜面全息投影利用控制镜面在二维表面上的运动，制造三维图像。 3 简易全息投影设备制作 应用于商业展览或影视特技的全息投影需要复杂的制作技术与专业设备[1]。为了向青少年普及科学知识，介绍前沿科技新成就，教师利用身边的简易器材，同样可以制作出具有立体效果的全息图像。 实验原理 利用4个半透面对光线的折射和全反射，把屏幕上的视频源文件反射。由于视频源文件同时有图像的前、后、左、右4个面，4个面同时投影形成全息效果。原理图如图1所示。 制作材料与过程 能够形成单屏投影的设备(包括手机、平板电脑)、各种透明薄板(如亚克力板、塑料板、PVC板、手机贴膜等)。由于四棱椎体是最简单的制作，以下详细介绍全息投影制作过程以及注意事项。 1)确定四棱椎体的几何形状与大小。本实验制作的投影设备由透明塑料等材质构成棱锥、覆盖在上方的单屏投影源构成(图2)。光线由投影源发出，在棱锥侧面产生全反射，进入观察者眼睛。如果能够使每个侧面反射的光线恰好构成三维物体的不同侧面，观察者从不同方向观看，就可以看到三维物体的不同侧面[2]。为了保证反射光水平射入眼睛，需要使棱锥的侧面和底面所成的二面角为45°。 由于大家使用的各种手机或平板电脑的尺寸差异较大，给出的参考建议是：构成四棱椎体的等腰三角形底边约等于屏幕的宽度。如测量所用的iPad屏幕宽度为12 cm，则等腰三角形的底边就是12 cm，顶角固定为°，腰长为 cm，腰长=底边×。如果要制作六棱锥投影，则等腰三角形各边的几何关系为腰长=底边×。六棱锥的播放效果更佳，环六棱锥360°无死角观察到清晰逼真的投影图像;四棱锥在投影面交接角度处观察到轻微变形。 2)剪裁和粘贴投影用金字塔。把透明薄板依据上面的规格裁剪出4个等腰三角形，用透明胶条或不干胶依次粘好各三角形的边，做成一个投影金字塔。因为平板电脑的屏幕要放到金字塔的顶尖，设计一个支架把平板电脑架起来，不能挡住金字塔的四面。也可以用黑色纸盒做成暗箱型的支架，周围背景越黑，立体投影的显示效果越好。将平板电脑或手机屏幕朝下，倒扣在金字塔的塔尖上，确保金字塔尖正对视频4个切分画面的中心。 3)播放全息投影视频。利用MikuMikuDance(简称MMD)、会声会影X5与格式转换软件，先用MMD制作出所需图像的正面、背面、左右侧面，再将格式转换成为会声会影视频，便可做出全息视频源。专业高手也可以利用动画制作软件MAYA，设计出人物模型、动作，分出前、后、左、右4个视图，导出播放视频即可。现在网络上有不少3D全息影像素材，使用者可以根据需要下载和播放。 4 结语 由于器材简陋，该实验显示的并不是真正意义上的全息图像，可以看作“伪全息”，虽然视觉上看起来有全息的效果，但其本质还是2D成像。以图3所示美少女为例，视频中的四分屏分别是少女的正面、背面以及左右侧面，这四面分别对应金字塔形投影仪四面的塑料片。四个画面分别映射在4个塑料片上，从塑料片的4个角度来看，会产生“图像就在投影仪中央，能够360°无死角观看”的错觉。因此，制作全息投影时必须选择表面光滑、没有太多划痕的透明薄片，才能有更好一些的视觉效果。播放视频的清晰度也很重要，最好采用清晰度为720P及以上的视频图像。 参考文献 [1]于丽，杨宇.一种三维全息投影屏的制作方法[J].激光与光电子学进展，2013(2)：115-118. [2]房若宇.多棱锥三维立体投影装置的制作[J].物理实验，2015(6)：23-25. [3]杨毅.论全息投影技术中虚拟角色制作设计[J].科教文汇，2013(10)：94. 猜你喜欢： 1. 计算机图像处理在全息学中的应用论文 2. vr技术论文2000字 3. 人工智能综述论文 4. 关于计算机多媒体技术研究专业毕业论文 5. 全息投影技术论文 6. vi设计毕业论文范文 7. texlive如何写论文
flash论文的开题报告2009-04-29 15:13[摘要]本文介绍了用Fash8开发的体育网络多媒体课件的特点及体育多媒体课件适应网络应用的结构设计方法，并结合实际阐述了利用Fash8开发体育网络多媒体课件的一些方法与经验。 [关键词]Flash8 体育 网络 多媒体课件 体育多媒体教学课件融文字、图像、声音、动画等多种媒体信息于一体，以独特的交互性、巧妙的构思、生动的画面、形象的演示将课堂教学引人全新的境界，极大的增强教学效果。目前，制作体育多媒体课件的软件很多，用Fash制作的课件能支持图形、图像、声音、视频、三维动画等各种媒体，Fash本身又是功能强大的动画制作软件，还具备完善的面向对象的程序设计，实现多媒体课件各种类型的交互功能。用Fash开发的课件体积小，便于在网络上播放和交流，Fash制作体育网络多媒体课件具有其它软件所无法比拟的优势。自从Macromedia公司针对网络应用推出Fash软件以来，该公司已推出最新Fash8版本，随着版本的升级，Fash功能也随之强大，目前不但在网络上多媒体应用广泛，也越来越多的被广大体育教师所采用，逐渐成为制作体育多媒体课件流行的软件之一。 一、Flash制作体育网络多媒体课件的特点 1．复合性好、交互性强 Fash可以把文本、图形、图像、音频、视频、动画等多种信息集成。在Flash中动画片断和场景的跳转都可以使用Action来实现控制，Fash提供了多种交互类型，可以创建出具有强大交互功能的课件，使用者还可以通过鼠标、键盘等输入工具与课件交互,为制作者提供的强大的功能满足需要。 2．强大的绘图、动画功能 Fash具有较强的图形绘制能力，体育课件中一般的运动场地、人体运动简图都可用它来绘制，并且在运动中根据需要使对象加速或减速。Fash支持逐帧动画、形状渐变动画、运动渐变动画和遮罩动画等。Fash能导入常见格式的图像，无失真缩放，采用图形矢量格式，放大或缩小都不会影响课件画面质量，大屏幕播放效果好。 3．文件容量小、网上运行快捷 Fash采用了当前网络上流行的流媒体体技术，文件小，传输速度快，适合网络传输和共享。Fash文件能实现一边下载一边播放，不会由于网络的原因造成播放的不连贯，影响播放效果。学生通过网络获得教学资源，可以方便地在学校建立的局域网上实现基于Web学习。 4．强大的兼容性、脚本语言 Fash动画格式的课件可以被其他类型的课件引用，如可以在PowerPoint、Authorwaer课件中插人Flash课件，在Dream weaver网页制作中插人Flash课件。使用Fash的Action Script语言能制作出丰富多彩的动化，并能通过XML语言访问数据库，实现Fash与Web数据库的联系，为课件制作者提供了更广阔的应用空间。Flash课件还可以通过在“发布设置”中，选择“HTML”选项，系统自动会生成了一个同名的“HTML”的网页文件。 二、Fash开发体育网络多媒体课件的结构设计 用Fash制作体育网络多媒体教学课件，要认真研究Fash写作系统的特点及实现方法，并根据其特点，合理、科学地构建合理的课件整体结构布局，使课件整体结构逻辑性强、结构清晰，简单易读。Fash开发课件的结构常见类型有：动画模拟演示课件、单场景交互型、多场景导航型、程序脚本类、练习与测试类等。根据笔者从实践积累的经验，Fash开发体育网络多媒体课件的结构通常采用多场景导航型。多场景导航型的课件结构一般是由封面、教学内容、封底三部分构成。封面主要说明多媒体课件的名称、作者、版权等，一般采用图形、动画、声音等多种手段，以增强课件的艺术气氛和感染力；封底主要说明多媒体课件资料来源、鸣谢等。教学内容由主界面和学习模块组成，其中学习模块是课件的核心部分，学习内容由若干学习模块组成。为了实现课件的网络化应用，可以将各个学习模块制作成独立的Fash文件，利用LoadMovie命令实现各个学习模块之间的相互调用。用这种思想设计出来的课件能使课件具备很强的网络特征，有利于课件的维护和可持续开发。模块化结构设计课件的特点是在播放时不需要把全部的课件模块都装载到计算机的内存中，只需先装载课件的主控模块，需要时，再通过点击主控界面上的控制按钮，把其它课件的模块装载运行。通过这样的结构设计，把一个大型体育多媒体课件分解成若干小课件，因为单个小课件的体积较小，易于网络实时下载播放，能充分发挥Fash基于流媒体的传播技术。 三、利用Fash制作体育网络多媒体课件 1．文字处理 在体育网络多媒体课件中文字的出现是常见的，Fash可以编辑文本内容，改变字符的形状，设置文本属性，可使文本像图形对象一样进行移动、旋转、变形，还可以根据需要制作文字动化，如课件的标题可以制作“光影、飞行文字”等效果以增强课件的吸引力。Fash还可将外部文本导人到Fash中并支持CSS，这样就可方便改变文本样式而不需要改变Fash源程序，减少了文件的体积，更加适合网络潘放。 2．图形处理 Fash软件可以绘制各种各样的图形，支持导入多种类型的现有图形格式，包括矢量格式和位图格式，Fash可以用自带工具对图形进行简单修改、艺术加工，对图片的处理要求较高的，可以使用Photoshop Cs、CorelDraw等图片处理软件把图片加工好后再导入Fash，以达到课件设计者的要求。值得一提的是在导入位图格式之前可以根据需要缩小文件或导入后进行矢量化处理，这样就可以降低生成课件后文件的大小。 3．动画设计 Fash动画的形式有很多种，有逐帧动画、运动补间动画、形状补间动画、引导层动画、遮罩动画，利用Action Script编程设计等。例如：在讲解足球越位规则时，为了让学生理解什么情况下越位，可以用Action Script设计一个演示板，用鼠标拖动场上的队员和球来给学生讲解，学生就会很清楚，接着可以用逐帧动画设计慢速一帧一帧的播放，看清传球一刹那，队员是否处在越位位置，学生就会加深理解。如在讲解挺身式跳远动作时，可以用运动引导层动画，让起跳角度沿着设计好的抛物线引导层起跳、腾空、落地。抛物线设计成低弧度、中弧度、高弧度，再分别做低弧度、中弧度、高弧度按钮。当点击相应按钮时，运动员分别沿着三种路线起跳、腾空、落地，让学生更好地理解起跳角度对远度的影响。在制作课件过程中，应根据教材的特点和实际的需要采用适合的动画形式。用Fash设计的逐帧动画比运动补间动画和形状补间动画占用的空间大，建议少用逐帧动画，这样可以尽量减小影片的尺寸，使动画体积变小，有利于动画的播放和在网上的传输。 4．声音处理 Fash支持MP3压缩格式和流式声音播放技术。在体育多媒体课件中，声音是个很重要的构成要素。随着MP3格式的声音文件出现，声音文件比原来要少很多，利用GoldWave软件可以对MP3文件进行任意截取。在Fash中还可将声音文件打碎放在Fash的最小时间单位一帧中进行播放。从而保证了在网上播放时，能做到声音与图像同步。 5．视频处理 Flash8支持的视频有MPEG、MOV、DV、AVI等，在Flash8中，可以对导入的对象进行缩放、旋转、扭曲等处理。体育多媒体课件经常要对插入的视频有比赛片段、运动技术的慢放等，这时就有必要对影片进行剪切、编辑、格式转换等处理，这方面常用的软件有Premiere。、After Effects和会声会影等。 6．交互功能 Fash提供了丰富的交互手段，主要有：按钮交互，Fash可创建按钮并为按钮设定在某一事件发生时所要执行的动作。在Fash中按钮可以是Fash舞台上的任何对象，如文字、图形、图片等元素；菜单导航，Fash可以制作出出各种各样的菜单，如下拉式菜单等。通过菜单，可以按需要播放Fash影片的各个部分，就如同书目录一样，方便学生浏览所需的部分；表单交互，表单是把按钮、动画、可编辑文本框组织一起，通过表单可以把信息传递给本地的其他应用程序或者远程服务，主要应用于网上调查、评分、搜索界面等；文本交互，Fash中可创建可编辑文本框，并可设定可编辑文本框的属性如输人字符的长度、单行或多行、字体大小等。常用于多媒体课件中需用户输入内容的时候。实际上通常是将几种交互方式结合起来使用，如可以创建一个既是动画又是按钮的对象，让它既可播放一定的动画又可接受鼠标事件。综合运用Fash中的这些交互功能，就可用制作出任意播放控制、跳转设置的按钮等具有丰富交互方式的体育多媒体课件。 四、Fash制作体育网络多媒体课件应注意的问题 1．制作一个优秀的Fash课件，不仅需要教师教学经验和知识结构的支持，还要求制作者具备策划、设计美工、动画制作、音乐、编程能力等，体育教师只有不断加强自身的信息技术素养才能制作出好的Fash课件。 2．在利用Fash课件开发过程中，广大体育教师应该注重运用现代教育观念、现代教育技术、系统观念解决实际教学问题，并寻求教学效果的最优化。Fash网络多媒体教学课件作为体育教学的辅助手段，应发挥其优势，正视传统教学手段中的实用价值，才能合理、正确地运用在体育教学中。 参考文献： 〔1〕李宁，周峰柏.网络课程建设的研究与探索〔J〕.中国电化教育，2005，(6). 〔2〕李耀麟.论交互型多媒体课件的整体结构布局〔J〕.中国电化教育，2006，(1). 〔3〕王振靖.谈如何用F1ashMX2004制作体育多媒体教学课件〔J〕.辽宁体育科技，2006，(6). 〔4〕祝智庭，钟志贤.现代教育技术[M].上海：华东师范大学出版社，2003.
摘 要本次的硬件综合设计是对我们所学知识的综合运用，独立完成具有一定实用价值的小型系统——数字时钟。数字时钟是一种用数字技术实现是、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，具有更长的使用寿命，能被更好的广泛运用。数字时钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。数字时钟系统的主要功能：（1）通过液晶显示器显示时分秒，具有时分校准、整点报时和加点自检功能；（2）整点报时通过光和声音两种情况报警；（3）时钟信号有主用时钟电路提供；（4）时钟校准由键盘完成；（5）系统在丢电的情况下不影响时钟的运行。系统运用到的硬件资源：单片机核心系统（AT89S52）、实时时钟（DS1307）、TD0273D01七段LCD（HT1621B驱动）、NTC测量电路（NE555）、USB通信和供电电路（ CH372）、LED指示灯、键盘、蜂鸣器等。首先，我们通过基本的焊接技能训练，掌握LCD Exam实验板的硬件原理，进行PCB线路板的设计，将运用到的硬件进行组装和焊接，通过硬件调试。接着，根据所设计数字时钟的功能要求进行软件的总体结构设计、软件的具体实现并仿真调试。最后，进行程序固化、系统的调试和维护，最终完成整个系统的设计，提交课程设计报告。 此系统的设计是我们了解采用控制产品开发的全部过程，掌握专用计算机系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和工作打下良好基础。关键词：数字时钟 DS1307 单片机 目 录 摘要一、总体结构二、硬件设计原理1、时钟模块2．核心模块3．显示及驱动模块4．其他电路（1）蜂鸣器（2）POWER LED指示灯（3）键盘（4键）（4）电阻（5）电容三、软件总体结构四、软件具体实现1．系统初始化2．报警部分3．显示程序4．CPU读流程5．HT1621的一个字节的写过程6．DS1307的一个字节写的过程7．DS1307的一个字节读的过程五、调试和故障排除1．焊接测试2．程序调试六、结束语七、参考文献八、附录
也是一个led网站 摘 要 本系统是从实际应用角度出发，针对当前市场上流行的LED产品的应用领域而设计制作的多功能电子显示屏，可用于商场导购促销显示、新闻与广告显示、车站机场班次时间资讯显示等。 本简易16行*64列LED电子显示屏根据题目设计要求，硬件部分主要包括SPCE061A单片机系统、16块8*8LED点阵显示模块构成16*64点阵、显示驱动电路、SPR4096存储器、PCF8563实时时钟电路、键盘输入控制器等部分，还外扩了液晶显示、温度实时检测、无线通讯、电机驱动屏幕旋转等电路，。本系统不仅能够实现数字、字母、汉字等预存信息的切换显示，同时还可以实现信息的定时循环、上下左右滚屏、LED显示亮度连续可调、实时时间显示、实时温度显示、无线遥控、显示屏旋转等扩展功能。另外，本系统可以和PC机通讯，通过PC机串口对显示信息进行更新。 关键词：LED电子显示屏 SPCE061A 串行通信 Abstract The LED lattice display system is a kind of new information display media with the rapid development of the computer, micro-electronics, photoelectron technology. This 16*64 LED display system includes SPCE061A MCU system, sixteen 8*8 LED lattice modules, display driving circuit, SPR4096 memory module, PCF8563 as the real-time clock chip, keyboard controller et. In addition, it includes LCD circuit, real-time temperature detective, RF communication circuit. This system can display the numbers, letters, Chinese characters. It can display the information timely and circularly, up-rollingly, down rollingly left-rollingly, right-rollingly. The lightness of the displaying information can be adjusted continuously. Further more, this system can be remote controlled and communicate with PC by COM1 to update the display information. Keywords: LED lattice display system SPCE061A serial communication 目 录 一、方案比较 4 1、控制系统 4 2、点阵信息提取方案 4 3、显示驱动电路 5 二、硬件设计与论证 5 1、主控制单片机 6 2、LED显示驱动电路 6 3、数据存储器 8 4、键盘液晶显示模块 9 5、无线通信模块 9 6、时钟电路的设计 10 7、温度检测 10 8、打印机的选择 11 9、旋转底盘的设计 11 三、系统的软件设计 11 1、主程序流程图 12 2、点阵字模信息提取程序流程图 12 3、LED各显示程序 12 4、串行通信程序 12 5、PC机客户程序 12 四、系统功能测试 16 1、测试及制作中所用仪器 16 2、键盘各键功能 16 3、单元模块电路测试 16 4、系统整体功能测试 16 五、总结 17 一、方案比较 1、控制系统 LED点阵电子显示屏的设计一般有两种方案： 方案一：采用可编程逻辑器件作为核心控制器产生LED点阵的行、列驱动信号。由于该系统不仅要实现信息的显示，还要具备键盘控制器、显示亮度连续可调、实时时钟显示、与PC机通讯等功能及其他发挥功能，这就要求需要用中大规模的PLD，设计多个接口电路，开发周期长，不易进一步扩展，同时系统的成本会急剧上升（相对于第二种方案）。因此，本设计并未采用这种方案。 方案二：采用单片机系统来实现。鉴于SPCE061A单片机比传统的51系列8位单片机具有更加丰富的资源，而且数据处理速度快，同时“61板除了具备单片机最小系统电路外还包括有电源电路、音频电路（含MIC输入部分和DAC音频输出部分）、复位电路等，体积小，可靠性高。本系统的设计采用双单片机系统，一个主要用于完成多功能显示控制功能，另一个主要用于实时时钟显示、实时温度检测显示、无线通讯以及其他的扩展发挥部分功能，这样提供了充足的内部空间和更多的外部接口；同时由于安装和调试工作可以并行进行，极大地缩短了总体设计和制造的时间。 2、点阵信息提取方案 要用LED点阵来显示数字、字母和汉字等信息，首先要能够提取出其字模数据，即一个16*8的点阵数字、字母的字模数据共有16个字节，一个16*16的点阵汉字的字模数据共有32个字节。首先要确定点阵信息提取方案。 方案一：固定汉字显示，就是将要显示的语句中全部汉字的字母数据依次提取出来，按顺序存放在存储器中，当有显示任务时，直接取出字模数据送至显示器即可。这种方法占用空间少，程序实现简单，显示速度快。本系统中对10组预存信息的点阵信息的提取和存储就是采用这种方案。但是，要想显示大量的汉字信息或直接对显示信息进行更新，则几乎是不可能的事。因此，要实现这样的功能就要采用第二种方案。 方案二：将标准的点阵信息字模数据的字库文件（本系统中采用汉字库文件HZK16、ASCII码库文件ASC16）装入外扩ROM存储器，采用与PC机相同的编码（机内码），先进行基于PC机的预处理，提取需显示内容的机内码，通过串口发给单片机，单片机首先进行判断，若是ASCII码，则直接计算出起始地址，在ASC16文件中指定位置取出连续的16个字节即为其字模信息；若为汉字，单片机将机内码转换为区码和位码，再计算出起始地址，在HZK16文件中指定位置取出连续的32个字节即为其字模信息，然后送到显示器去显示。另外，PC机与单片机之间串口通信只是传输机内码，而不是传输字模信息，传输信息量小，不需要复杂的通信协议。这样既可以减轻单片机的负担，而且可以根据要求随时改变显示内容，非常简单灵活。 3、显示驱动电路 常用的显示驱动方式有三种： 方案一：串行控制驱动，这种方式的好处是单元内的线路连接简单，给印刷电路板的设计带来方便，减少了布线的密度，方便以后的制作与调试，而且相对提高了每个单元的可靠性； 方案二：并行控制驱动，将显示数据通过并行(一般为8位)方式送入驱动电路，这样的好处是：相对于串行控制而言，数据的刷新速度快，在处理同等数量的数据时，对处理速度要求可以大大降低，从而提高了系统的稳定性，但也正因为“并行”使单元内的数据线路的连接更加复杂，布线后的排错难度大大增加； 方案三：采用专用集成电路（ASIC）直接驱动，由于这种专用集成电路是集行控制、列控制和外围驱动于一体，使系统的稳定性更为可靠，特别适合户外的大型或者超大型显示屏。因为这种类型的显示屏对图像显示要求高，不仅要保证图像的一致性，而且要保证图像的稳定、高亮。 本次设计的显示屏仅为16行*64列，更适合采用串行控制这种方式，这样做既省去了并行控制驱动在制版过程中十分复杂的布线，又因为没有采用专用集成电路在一定程度上降低了整个系统的成本。 二、硬件设计与论证 根据以上的系统方案比较与分析，本设计的系统总体组成框图如图1所示： 图1 系统的总体组成框图 系统整体由三大部分构成： 以单片机1#为核心的模块一：包括16*64LED点阵、驱动电路、STR4096存储器、无线数传模块、旋转底盘、光电传感器、音箱、打印机。实现功能：主要用来实现点阵的显示，包括特定标语库内容的显示，适时时间显示、适时温度显示，并实现上下左右滚屏等各种花样显示；存储器用来存储汉字和ASCII码的点阵库，并实现掉电不丢失功能；无线模块实现标语库更新和接受设置信息；底盘可实现显示屏的左右转动，摆动幅度可调；在商场导购中，光电传感器用于检测人员进出，可与自动门配合使用，音箱播放“欢迎光临”等语音信息；在广告牌应用中，打印机用于名片打印。 以单片机2#为核心的模块二：包括4*4键盘、液晶、无线数传模块。实现功能：该部分实现遥控器的功能，可以遥控设置显示屏的滚动模式，选择标语库，设置时间，设置摆头幅度；实现标语库的更新。（键盘使用说明见附录一） 以上位PC机为核心的模块三：包括上位机软件和MAX232。实现功能：上位机主要实现标语库的数据更新，上位机软件通过MAX232将更新内容（汉字或者ASCII码的机内码）送到单片机2#，然后无线传输到单片机1#实现数据更新。 以下是各单元电路的具体设计： 1、主控制单片机 采用凌阳公司的16位单片机SPCE061A作为主控制器。由于SPCE061A内置有2K字的SRAM和32K字的内存FLASH，能满足本系统数据处理及LED点阵显示所需数据的存储要求；CPU时钟频率高达，能满足刷新速度要求。另外，“61板”功能较强、性价比高，具有体积小、集成度高、易扩展、功耗小等优点，简化主控制系统的硬件电路设计，可靠性高，而且凌阳单片机具有C语言风格的汇编语言，有与标准C兼容的C语言，C语言函数可以与汇编函数互相调用，使其开发更加容易，实现整个系统更加简单。 2、LED显示驱动电路 本次设计中16行*64列LED电子显示屏的制作以及其显示驱动电路的设计制作都是非常关键的部分。下面主要介绍一下显示驱动电路的设计。 本LED点阵屏采用动态扫描的方式显示，即逐行扫描，工作时先将一行点阵字模通过列驱动输出，然后运用译码器选中对应行，使该行得以显示，接着再送下一行数据，再选中下一行有效，直到16行全被扫描一遍。至此，一幅完整的文字信息就显现出来。然后在反复扫描这16行直至显示新的信息。采用这种方式的优点是耗电少，成本低，寿命长，但是也存在显示亮度及内容显示稳定的问题。根据视觉滞留原理，根据视觉滞留原理，每屏的完整的显示时间应控制在20ms之内，即50Hz，人眼看上去才不会觉得闪烁。由于要扫描16 行的点阵，所以每行的时间绝不能超过20ms÷16=，同时也不是每行的扫描时间越短越好，因为LED的亮度同电流的大小和维持时间的长短有关。LED点阵块的单点静态电流一般在10mA左右，由于占空比是1/16，所以单点的动态电流最大可以达到160mA。在维持时间恒定的情况下，电流越大（不超过额定电流），点阵亮度也越亮，而在电流恒定的情况下，需要一段维持时间来保持亮度。试验表明当输入LED的电流为15mA时，维持时间至少需要1ms，否则LED呈微亮状态。由于设计时设置SPCE061A单片机的时钟频率为24MHz，而每次传送移行的字模数据有64位，经计算传输所需的时间小于1ms，这样就能充分利用列驱动74HC595的锁存功能，即在它接收下一行待显示的数据，还没有锁存新数据的这段时间来显示本行的内容，这样就不需要额外加延时来增加显示屏的亮度。采用这个方法就不要再增加LED的列驱动器件，从而使整个硬件结构更简化，成本降低。 行信号的处理是由四十六译码器CD4514来完成译码，输出为高。由于显示屏行的组成是多个模块并联而成的，因而行驱动得功率要求比较大，而且我们进行行扫描时需要所选行为低，故加反相驱动器ULN2803来满足要求。 列信号的处理列信号的处理主要由8片8位带锁存的串入并出移位寄存器74HC595来完成。从单片机IO口串行输出的64位点阵数据随着移位时钟的作用逐位移动到对应位置，在接收到锁存信号后，将数据并行输出至LED的列线，最后在行驱动信号作用下点亮一行LED象素。 显示扫描电路的电路图如图2所示。 图2 LED显示扫描驱动电路 3、数据存储器 设计题目要求能增大到10组预存信息，且显示信息具有掉电保护功能，同时考虑到要把汉字点阵字库文件HZK16（261K字节）和ASCII码点阵字库文件ASC16（4K字节）装入到ROM存储器中，以便根据机内码在字库中寻址，找到对应的字模，提取后再送到点阵显示屏显示。因为SPCE061单片机的内存Flash只有32K，还要存放程序，因此需外扩数据存储器。我们选择了凌阳“61板”的配套模组SPR4096。SPR4096是一个高性能的4M-bit（512K字节）FLASH，分为256个扇区，每个扇区为2K字节。SPR4096串行接口的工作频率可达5MHz，数据存取速度和存储容量都能够达到我们的要求。硬件图连接如图3所示： 图3 SPR4096硬件连接图 4、键盘液晶显示模块 为使用键盘作为显示屏控制器，实现多功能显示控制，我们使用智能型键盘显示控制芯片HD7279A作为4*4键盘与单片机之间的接口，其与微处理器仅需4条接口线，采用串行通信方式，占用CPU端口少，同时HD7279得到键盘码后通过中断服务程序把按键信息送给单片机，使单片机可以腾出更多时间质性其他操作。设计中我们需要用液晶模块显示遥控单片机菜单的各信息。在本系统中选用了OCM4×8C模块，可以显示字母、数字符号、中文字型及图形，具有绘图及文字画面混合显示功能，既可采用并行接口，又可采用串行接口，连线较为方便。HD7229、OCM4×8C与单片机连接原理图如图4所示。 5、无线通信模块 在本设计中，我们采用了两块61板，1#板主要用于完成控制LED显示屏，2#板主要用于键盘液晶控制、实时时钟、实时温度检测显示、与PC机通讯以及其他的扩展发挥部分功能。两板之间采用无线通讯进行数据传输。为满足系统的要求我们选择了SRWF-1型微功率无线数传模块，该模块的特点是：高抗干扰能力和低误码率、完善的通讯协议、数据实时同步、看门狗实时监控、传输距离远、低功耗及休眠功能高可靠性，体积小、重量轻。 图4 键盘显示电路 SRWF-1型模块提供2个串口3种接口方式，COM1为TTL电平UART接口，COM2由用户自定义为标准的RS-232/RS-485接口（用户只需拔/插短路器再上电即可改变接口类型）。SRWF-1提供的两个串口，在使用时注意以下事项：（1）对于空中接收的数据，SRWF-1通过串口转送给终端设备时，COM1和COM2同时输出，即用户如果在COM1和COM2各连接了1个设备，他们都可同时收到数据；（2）对于由终端设备送来，准备向空中发射的数据，SRWF-1只能正确接收COM1或COM2其中1个串口送来的数据，否则将造成数据通讯混乱。如终端设备在向COM1发送1个0x12（数据正在传送）时，再向COM2发送1个0x34，模块将收到一个数据串0x12，0x34。 图5 SRWF-1与用户设备接口电路 注：没有使用的引脚可以悬空不连。但不能连接长悬空线，以免引入干扰。 6、时钟电路的设计 系统要求实现实时时间的显示，这里我们选用串行日历时钟芯片PCF8563，，与单片机的连线大为减少，极大的节省了单片机的系统资源。PCF8563与单片机的接口电路如图6所示。而且该部分电路还加了掉电保护功能，在主供电系统意外断电时，即Vcc为0V时，D1截止， 备用电源通过D2继续给PCF8563供电,保证8563的正常运行。 图6 PCF8563时钟电路 7、温度检测 本系统扩展了实时温度检测显示功能，选用DS18B20一线式数字温度传感器，通过单片机读取当前环境温度可通过键盘切换显示时间和温度。 图6 DS18B20与单片机的接口电路 8、打印机的选择 本系统还扩展了打印机功能，在广告牌应用中用来打印名片等相关信息。我们选择了北京市兴伟机电应用技术研究所研制的微型热敏/针打打印机。通过通用的ESC/P打印命令实现字符的打印。 图7 打印机接口控制时序图 9、旋转底盘的设计 针对应用的需要，系统扩展了显示屏旋转功能，用普通小型直流电机提供动力，由变速箱减速并加大驱动能力，实现显示屏幕左右摆动，并且幅度可调。 图8 直流电机驱动电路 三、系统的软件设计 本系统的软件部分主要包括主程序、点阵字模信息提取程序、LED各显示程序、串行通信程序以及PC机客户程序等。 1、主程序流程图 见图8。 2、点阵字模信息提取程序流程图 见图9。 3、LED各显示程序 LED显示屏的显示方式有静止、上下滚屏、左右滚屏等多种方式。其中上下滚屏显示程序类似，左右滚屏显示程序类似，其他多花样的显示方式程序都是在此基础上进行改动而来的。因此主要给出静态显示、上移显示、左移显示这三种典型方式的程序流程图，见图10、图11、图12。 4、串行通信程序 每当向PC机客户程序里输入新显示内容并发送给单片机时，单片机就产生串行中断，接受待显示信息的机内码，然后再利用点阵字模信息提取程序得到点阵数据送到LED显示屏显示。单片机接受数据采用中断的方式。串行中断程序流程图见图13。 5、PC机客户程序 本系统的PC机客户程序是采用Visual Basic 进行开发的，主要利用其串行通信控件MSComm，其主要流程图及运行效果见图14、图15。 图8 主程序流程图 图9 点阵字模信息提取程序流程图 图10 静态显示程序流程图 图11 上移显示程序流程图 图12 左移显示程序流程图 图13 串行中断程序流程图 图14 PC机客户程序流程图 图15 PC机客户控制程序的界面 四、系统功能测试 1、测试及制作中所用仪器 GDS-820C型双踪数字示波器、UNT-T型台式数字万用表、 SK1731SL2A直流稳压电源、F10型数字合成函数信号发生器、 联想PC、烙铁等 2、键盘各键功能 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 ./+ C/- 确定 上 下 取消 “0—9” ：数字键； “. /+” ：小数点/数据加1； “C/-” ： 删格/数据减1； “确定” ：进入菜单，保存设置 “取消” ：返回上一级菜单 “上” ： 菜单上翻，插入点左移 “下” ： 菜单下翻，插入点右移 3、单元模块电路测试 1）LED点阵测试：用程序实现所有点阵全部点亮，显示部分点阵块无法完全点亮，更换点阵块后显示正常。 2）无线数传测试：由单片机#2无线发送1000字节数据，单片机#1接收并存储，通过开发环境查看接收数据，发送一百次，成功接收100次，经测试系统稳定； 3）与上位机通信测试：上位机循环发送1000字节数据，单片机接收并校验，接受成功后送液晶显示，然后停止发送，经测试接收时间相对于人的反映时间可以忽略。测试20次，成功接受20次。 4）键盘液晶测试：用键盘控制菜单进出，上下翻页，键盘无抖动，液晶无闪烁。 4、系统整体功能测试 各单元模块整合后，系统上电,显示屏上显示预存信息,通过2#机上的键盘可以成功控制1#机上的显示,包括预存信息切换显示、翻页、上下滚屏、左右滚屏、对流、展开等各花样显示方式、LED显示屏亮度连续可调，能成功地显示出字母、数字、汉字等信息，通过按键可以控制显示实时时间、实时温度等信息，而且断电后，重新开机，预存的显示信息与时间均可掉电保护。通过PC机的客户程序发送需更新信息数据到2#机，由2#机通过无线数传模块发送给1#机，可以成功地更新显示内容。 经过多次测试，整个系统工作稳定可靠，能够实现上述所有功能。 五、总结 我们制作的这套LED点阵电子显示屏系统不仅完成了题目要求的基本功能和发挥功能，还在实时温度检测显示、无线遥控、显示方式等方面有所创新。本系统以凌阳16位单片机SPCE061A为核心部件，最终完成了竞赛题目中要求的各项任务，包括可以控制16*64LED点阵显示屏实现信息的左右滚屏、显示屏亮度连续可调、实时时间和实时温度的显示等，在设计过程中，力求硬件线路简单，充分发挥软件在编程方面灵活的特点，来满足系统设计的要求。 在竞赛的过程中，我们遇到了许多突发性的不太好解决的问题，例如，在整个系统的调试过程中，我们体会到无论是硬件还是软件的调试都要注意模块化，要从最底层开始，逐级通过后才能进行下一步的工作；同时在联合调试的过程中，应注意各模块之间的时序配合问题，有时都是正确的模块程序却因为按照不恰当的顺序来执行从而导致程序运行结果完全出错。 通过这次比赛，我们深深的体会到了团队间的共同协作的重要性，提高了自己的动手能力和解决问题的能力。
提供一些电子信息工程专科毕业论文的题目，供参考。精密检波器的设计简易电子血压计的设计电子听诊器的设计简易数码相机的设计直流电机转动的单片机控制高频功率合成网络的研究多功能气体探测器车用无线遥控系统家用门窗报警器智能型全自动充电器医用病房多路呼叫系统多功能数字钟数字电压表的设计与仿真虹膜识别技术的认识及其在电子学科的发展探讨基于Orcad的电子线路特性分析及优化设计恒温热熔胶枪的设计步进电机的数字控制器设计虹膜图像的预处理（算法分析及探讨）四位密码电子锁的设计旋转LED屏的制作基于PC机的LCD实时显示控制系统设计（pc机部份）基于PC机的LCD实时显示控制系统设计（单片机部份）ICL7135的串行采集方式在单片机电压表中的应用用89C51和8254-2实现步进式PWM输出桌面行走智能小车双音频电话信息传输系统车库控制管理系统（基于PC机）车库控制系统车位识别（基于PC机）数控音频功率放大电路刚体转动实验平台的改进设计谐振频率测试仪高频宽带放大器的制作高频窄带放大器的设计宽带功率放大器的设计程控滤波器的设计高频电压测试棒的制作基于TMS320VC5402的DSP创新试验系统U-BOOT在ARM9（AT91RM9200）上的移植ARM9（AT91RM9200）启动过程的研究与启动代码的设计基于ARM9（AT91RM9200）的嵌入式Linux移植调试环境的研究与建立嵌入式Linux在ARM9（AT91RM9200）上的移植ARM9（AT91RM9200）简易JTAG仿真器设计基于单片机的电动机测速系统基于单片机的单元楼门铃及对讲系统基于单片机的自来水管的恒流控制基于单片机的电子脉搏测量仪基于单片机的自来水水塔控制系统洗衣机控制系统设计基于力敏传感器的压力检测湿敏传感器应用电路系统设计基于气敏传感器的大气环境测量系统设计基于光敏传感器的机器人控制电路设计基于温敏传感器的应用电路设计基于磁敏传感器的检测电路设计超声波传感器在倒车雷达系统中的应用温度传感器在现代汽车中的应用电子秤中的应变片传感器光电开关在自动检测的应用热释电传感器的应用浅谈各种接近开关基于单片机的自行车码表设计基于单片机的图形温度显示系统基于单片机的自动打铃器设计基于EDA技术的自动打铃器设计通用示波器字符（图案）显示电路设计基于EDA技术的时钟设计用matlab实现数字电子技术数据传输电路设计在matlab环境下实现同步计数器电路仿真锂电池充电器的设计与实现脉冲调宽(PWM)稳压电源作光源的设计与实现压电式传感器的应用矩形脉冲信号发生器的设计可编程交通控制系统设计多功能数字钟实用电子称多点温度检测系统可编程微波炉控制器系统设计智能型充电器显示的设计电子显示屏电源逆变器数字温度计简易数字电压表声光双控延迟照明灯可遥控电源开关无刷直流电机控制装置整流电路的设计PLC控制系统与智能化中央空调PLC在电梯变频调速中的应用PLC在输电线路自动重合闸的应用异步电机变频调速系统的设计电机故障诊断系统的设计数控稳压源4-20mA电流环设计单总线多点温度检测系统单片机控制的手机短信发送设备简易恒温浸焊槽设计单片机控制的手机短信发送设备基于MATLAB的IIR数字滤波器设计与仿真基于MATLAB的FIR数字滤波器设计与仿真平稳随机信号功率谱估计及在MATLAB中的实现智能红外遥控电风扇的设计单片机控制的消毒柜数字秒表的设计基于VGA显示的频谱分析仪设计基于FPGA红外收发器设计基于FPGA 的FSK调制器设计基于FPGA的多频电疗仪的设计基于FPGA幅度调制信号发生器设计基于FPGA全数字锁相环设计单片机之间的串口数据通信微机与单片机间的串口数据通信模型自适应系统控制器设计神经网络PID控制器设计带误差补偿环节的PID控制系统具有模糊系统控制的PID控制系统限电自动控制器单片机实现三位电子秒表开关稳压电源设计新型锂电池充电器自制温度检测报警器限流直流稳压电源设计微波测速计自由落体实验仪风力发电机转速控制风力发电电池组运行状态检测光伏电能的储存及合理应用控制装置车库门自动开闭小功率风力发电机研制利用车内电源（12V）给笔记本电脑供电电源（19V）基于PWM控制的七彩灯设计红外遥控电风扇基于串口通信的GPS定位系统数控电压源20mA电流环模块设计基于GSM的汽车防盗系统的设计
转式超声波加工机床结构设我来分析你觉得如何，肯定好
先给你发点类似的看看，满意的话加分，给你发一篇完整的，不满意就算了。摘要 1第一章 机械手设计任务书 毕业设计目的 本课题的内容和要求 2第二章 抓取机构设计 手部设计计算 腕部设计计算 臂伸缩机构设计 8第三章 液压系统原理设计及草图 手部抓取缸 腕部摆动液压回路 小臂伸缩缸液压回路 总体系统图 14第四章 机身机座的结构设计 电机的选择 减速器的选择 螺柱的设计与校核 17第五章 机械手的定位与平稳性 常用的定位方式 影响平稳性和定位精度的因素 机械手运动的缓冲装置 20第六章 机械手的控制 21第七章 机械手的组成与分类 机械手组成 机械手分类 24第八章 机械手Solidworks三维造型 上手爪造型 螺栓的绘制 30毕业设计感想 35参考资料 36送料机械手设计及Solidworks运动仿真摘要本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。工业机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。实践证明，工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。本课题通过应用AutoCAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计，运用Solidworks技术对上料机械手进行三维实体造型，并进行了运动仿真，使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。它能实行自动上料运动；在安装工件时，将工件送入卡盘中的夹紧运动等。上料机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。关键字 机械手，AutoCAD，Solidworks 。第一章 机械手设计任务书毕业设计目的毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。其主要目的：一、 培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。二、 培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。三、 培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。四、 培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。本课题的内容和要求（一、）原始数据及资料（1、）原始数据：a、 生产纲领：100000件（两班制生产）b、 自由度（四个自由度）臂转动180?臂上下运动 500mm臂伸长（收缩）500mm手部转动 ±180?（2、）设计要求：a、上料机械手结构设计图、装配图、各主要零件图（一套）b、液压原理图（一张）c、机械手三维造型d、动作模拟仿真e、设计计算说明书（一份）（3、）技术要求主要参数的确定：a、坐标形式：直角坐标系b、臂的运动行程：伸缩运动500mm，回转运动180?。c、运动速度：使生产率满足生产纲领的要求即可。d、控制方式：起止设定位置。e、定位精度：±。f、手指握力：392Ng、驱动方式：液压驱动。（二、）料槽形式及分析动作要求（ 1、）料槽形式由于工件的形状属于小型回转体，此种形状的零件通常采用自重输送的输料槽,如图所示，该装置结构简单，不需要其它动力源和特殊装置，所以本课题采用此种输料槽。图机械手安装简易图（2、）动作要求分析如图所示动作一：送 料动作二：预夹紧动作三：手臂上升动作四：手臂旋转动作五：小臂伸长动作六：手腕旋转预夹紧手臂上升手臂旋转小臂伸长手腕旋转手臂转回图 要求分析第二章 抓取机构设计手部设计计算一、对手部设计的要求1、有适当的夹紧力手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏工件的已加工表面。对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节，对于笨重的工件应考虑采用自锁安全装置。2、有足够的开闭范围夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好，如图所示。图 机械手开闭示例简图3、力求结构简单，重量轻，体积小手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小。4、手指应有一定的强度和刚度5、其它要求因此送料，夹紧机械手，根据工件的形状，采用最常用的外卡式两指钳爪，夹紧方式用常闭史弹簧夹紧，松开时，用单作用式液压缸。此种结构较为简单，制造方便。二、拉紧装置原理如图所示【4】：油缸右腔停止进油时，弹簧力夹紧工件，油缸右腔进油时松开工件。图 油缸示意图1、右腔推力为FP=（π／4）D?P （）=（π／4） 25 10?=、根据钳爪夹持的方位，查出当量夹紧力计算公式为：F1=（2b／a） （cosα′）?N′ （）其中 N′=4 98N=392N，带入公式得：F1=（2b／a） （cosα′）?N′=(2 150/50) （cos30?）? 392=1764N则实际加紧力为 F1实际=PK1K2/η （）=1764 经圆整F1=3500N3、计算手部活塞杆行程长L,即L=（D/2）tgψ （）=25×tg30?=经圆整取l=25mm4、确定"V"型钳爪的L、β。取L/Rcp=3 （）式中： Rcp=P/4=200/4=50 （）由公式（）（）得：L=3×Rcp=150取"V"型钳口的夹角2α=120?，则偏转角β按最佳偏转角来确定，查表得：β=22?39′5、机械运动范围（速度）【1】（1）伸缩运动 Vmax=500mm/sVmin=50mm/s
随着国民经济的快速发展,土木工程对整个经济发展和建筑行业有着至关重要的作用.下文是我为大家搜集整理的关于土木工程本科的毕业论文范文的内容，欢迎大家阅读参考!
浅论土木工程建筑结构设计
摘要:土木工程结构设计是一个全面的建筑体系设计工作，需要通过扎实的理论基础，之后加入灵活的创新思维，以严谨认真的工作态度完成整个设计过程。土木工程设计过程中要保证设计的合理性、安全性。根据平时工作中的设计、建设经验来完成整个设计过程。我国目前的土木工程建筑结构设计在设计策略和设计安全性考量上还存在着一定的问题。本文根据现阶段存在的问题提出具有针对性的意见，使土木工程设计在合理性和安全性上更好的适应我国现代化发展的需求。
关键词:土木工程;结构设计;安全性
1土木工程结构设计概述
土木工程的结构设计在设计过程上大致可以划分为三个阶段，即结构方案阶段、结构测算阶段、施工图设计阶段。在结构方案阶段中，主要是根据要施工的地区的地质勘测报告设计相应的工程公安，包括抗震防裂程度、工程高度、工程结构形式等等。当工程设计方案相对确认下来狗，就根据方案的具体要求进行下一步的布置和测算工作。在结构测算过程中，主要是对工程负载的情况进行计算。包括外部负载和内部负载的计算。负载的计算主要根据负载的要求确定相应工程配件的使用，根据组合值系数和标准值系数的测定来确定施工参数，构造施工措施要求。对于内力的测算，来完成构件截面参数的确定。内力的测算要根据构件截面、负载值确定。这包括弯矩、剪力、扭矩等等。
最后，根据构建的计算、要根据之前确定的内力计算的要求，保证测算构件是否达到了相关要求。这时也可针对需求对构件截面参数加以调整。在施工图设计阶段，就是根据前两步的结构方案设计阶段、结构测算阶段，进行施工图的设计。在此过程中要将设计者的要求和设计意图通过图纸表达出来，施工图是施工的依据，施工图中要包括建设项目各部分工程的详图以及零件使用、、结构部件明细表、验收标准方法等。民用的工程施工图应具备设计图纸、包括图纸目录必要的设备、材料表、工程预算书。施工图设计文件，应满足设备材料采购，非标准设备制作和施工的需要。
2土木工程结构设计中存在的问题
土木工程结构设计中存在的问题主要集中在两个方面、一方面是专业角度的问题、另一方面是安全角度的问题，下面将分别从这两个方面进行阐述。从专业角度来说在土木工程设计中，箱、筏基础底板挑板的设计过程、梁、板的跨度计算、摩擦角区域的处理、抗震缝距离的设计、基础板厚度的确定都需要进行测算考量。
对于箱、筏基础底板挑板的设计，首先要假设出挑板可以将边跨底板钢筋进行调整，出挑板后，能降低基底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采用天然地基。从土木工程建设角度来说，如果取消挑板，能够方便柔性防水的处理，在建设多层建筑时，结构设计中可兼顾到下层建筑。梁、板的跨度计算中，梁、板的跨度计算计算跨度，又叫计算长度，应当根据计算时要求、构件的组成形式、支承端约束刚度、支承反力等因素综合考虑，摩擦角区域的处理，内摩擦角，是土的抗剪强度指标，是工程设计的重要参数。
基层开挖时，会应用到摩擦角区域处理的问题，如果魔草叫区域中边基地的土会受到影响较小，不会反弹。但中心部位，基土反弹情况较为明显，回弹部分需要人工进行清除。抗震缝距离的设计中，主要通过增加抗震缝的距离来对地震时产生的结构碰撞的风险降低。基础板厚度的确定要根据房间设计的不同大小来选定相应的基础板厚度。如果基础板的厚度都按照大房间的标准进行设计、势必会造成浪费。如果都按照小房间的标准进行设计则会造成安全问题。所以实际的应用中，通常是在大房间中垫聚苯，小房间设定基础板的厚度。
从安全角度来说，目前土木工程设计中存在的问题有:(1)工程设计规范的安全水平比较低，与国际同类作业相比，由于没有设定规范的视屏问题，会造成工程施工的进行难度的加大，最终导致了施工质量较低;(2)工程设计规范的整体牢固性差;(3)土建结构工程的耐久安全性差、正确使用与维护意识相对较差。
3加强土木工程建设的建议和对策
从具体而言可以从两方面进行考虑:从设计的安全性上，应从管理首要保证设计的安全性，尽量选择资质等级较高、管理先进、实力雄厚的设计单位进行设计、这样就可以掌握先进的设计方法和设计理念，设计设备也会较好、设计人员的素质和专业能力强、设计经验丰富，设计出的建筑安全性较高。再设计时也要加强理论学习，使设计人员和施工人员对于设计理论和设计标准能够很好的掌握。对于设计过程中，涉及到工程造价、工程量的统计、计算、所以在此类工程量计算过程中，要严谨、认真，对于每一笔数据都要认真核对。设计图纸要详细，以便施工者能够根据设计图纸准确掌握设计意图，从而进行施工，这样能够降低因图纸问题造成的施工不明确的现象，避免了事故的产生。
在施工过程中，要注意过程监管，设计单位与施工单位要保持联系，对于设计图纸中不明确的问题，要进行及时的沟通和设计核对，以便发现错误。设计人员对于施工人员提出的建议，要给予足够的重视。从土木工程行业标准角度来说，要根据全面性因素来对土木工程结构设计的方案进行评估。因为土木工程的方案是工程实施的基础，对设计方案的评估要满足安全性、经济型合理性。等等。可通过对设计方案屏蔽、论证的方法，提高设计的水平。设计过程中，不一味的追求标准图，虽然采用标准图能够减轻工作量，加快设计进度，但为了保证设计的安全性，设计人员应该认真的对设计方案进行审核，对于可能存在压缩费用的过程进行仔细的成本核算，在保证基础、满足行业标准的前提下，保证设计的合理性、高效性、创新性。
4总结
本文首先对土木工程设计的基本情况进行了概要阐述，根据工程设计的几个阶段展示了土木工程的工作范围和工作要求。之后提出了现阶段我国土木工程设计中还存在的问题，从具体设计过程和安全性两个角度提出了相关的问题。最后在此基础上，根据存在的具体问题对土木工程的建设提出了建议和相应的对策。本文的研究对我国土木工程结构设计的发展提供了一种新的思路。
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机械密封设计中的选型机械密封结构型式的选择是设计环节中的重要步骤，必须先进行调查：①工作参数—介质压力、温度、轴径和转速。②介质特性—浓度、粘度、腐蚀性、有无固体颗粒及纤维杂质，是否易汽化或结晶等。③主机工作特点与环境条件—连续或间歇操作；主机安装在室内或露天；周围气氛性质及气温变化等。④主机对密封的允许泄漏量、泄漏方向（内漏或外漏）要求；寿命及可靠性要求。⑤主机对密封结构尺寸的限制。⑥操作及生产工艺的稳定性。根据工作参数p、v、t选型 这里p是指密封腔处的介质压力，根据p值的大小可以初步确定是否选择平衡式的结构以及平衡程度。对于介质粘度高、润滑性好的，p≤，或低粘度、润滑性较差的介质，p≤时，通常选用非平衡式结构。p值超过上述范围时，应考虑选用平衡式结构。当p＞15MPa时，一般单端面平衡式结构很难达到密封要求，此时可选用串联式多端面密封。 υ是指密封面平均直径的圆周速度，根据υ值的大小确定弹性元件是否随轴旋转，即采用弹簧旋转式或弹簧静止式结构，一般υ＜20～30m/s的可采用弹簧旋转式，速度更高的条件下，由于旋转件的不平衡质量易引起强烈振动，最好采用弹簧静止式结构。若p和υ的值都高时，可考虑选用流体动压式结构。 t是指密封腔内的介质温度，根据t的大小确定辅助密封圈的材质、密封面的冷却方法及其辅助系统。温度t在0～80℃范围内，辅助密封圈通常选用丁腈橡胶O形密封圈；-50℃≤t＜150℃，根据介质腐蚀性强弱，可选用氟橡胶、硅橡胶或聚四氟乙烯成型填料密封圈：温度＜-50或t≥150℃时，橡胶和聚四氟乙烯会产生低温脆裂或高温老化，此时可采用金属波纹管结构。介质浊度高于80℃时，在密封领域中通常就要按高温来考虑，此时必须采取相应的冷却措施。 机械密封根据介质特性选型 腐蚀性较弱的介质，通常选用内置式机械密封，其端面受力状态和介质泄漏方向都比外置式合理。对于强腐蚀性介质，由于弹簧选材较困难，可选用外置式或聚四氟乙烯波纹管式机械密封，但一般只适用p≤～的范围内。 易结晶、易凝固和高粘度的介质，应采用大弹簧旋转式结构。因为小弹簧容易被固体物堵塞，高粘度介质会使小弹簧轴向补偿移动受阻。 易燃、易爆、有毒介质，为了保证介质不外漏，应该采用有封液（隔离液）的双端面结构。 按上述工作参数和介质特性选定的结构往往只是一个初步方案，最终确定还必须考虑主机的特征和对密封的某些特殊要求。例如，火箭发动机的密封寿命只需几分钟，但要求短时间内绝对不漏。舰船上的主机有时为了获得更有效的空间，对密封的尺寸和安装位置往往提出十分苛刻的要求，又如潜艇上的排水泵，在潜艇沉浮过程中，压力变化幅度很大等。在这些情况下，就不能按常规选择标准结构，而必须对具体工况作特殊设计，同时采取必要的辅助措施。
数控机床诊断维修方法经验浅述X摘 要:本文就近几年来在对进口数控设备的维护中,逐渐学习并掌握了CNC 系统的一些故障规律和快速诊断方法进行了整理。意在使其更好地为数控设备的使用与维修服务提供借鉴。关键词:数控机床;诊断维修;方法随着发达国家先进技术和装备的不断引进,使我们设备维护人员的维修难度越来越大,这是不可否认的事实。但怎样尽快适应和掌握它,是我们应该认真探讨并急需解决的课题,下面就自己多年的维修经验谈一点个人体会。笔者近年引进的日立精机VA 一65 和HC 一800 两台加工中心,不但具有交流伺服拖动、四轴联动功能,而且还配有磁栅全闭环位置反馈及自动测量、自动切削监视系统,其CNC 是当时国际上最先进的FANUC 一11M 系统。运行11 年来,虽然随着使用年限的增长,一些元器件的老化、故障期的到来,特别是加工任务的增多,设备每天24h 不停机的运转,出现了几乎每周都有故障报警的现象。但为保证任务的按期完成,我们在没有经过国内外培训且图纸资料不全的条件下,在无数次的维修测试中,认真分析故障规律,不断积累有关数据,逐渐掌握维修要领,尽量在最短的时间内查出故障点,用最快的速度修复调整完成。以下从几方面论述快速诊断和维修数控设备的方法:1 先观察问询再动手处置首先看报警信息,因为现在大多数CNC 系统都有较完善的自诊断功能,通过提示信息可以马上知道故障区域,缩小检测范围。像一次HC 一800 卧式加工中心在运行中出现5010 # spindle drive unitalarm 报警。我们根据提示信息马上按顺序检查了主轴电机及其执行元件、主轴控制板,查明过流断路点后恢复正常,仅用20min 完成。但从我们的经验中也有受报警信息误导的例子,因此说可依据它但不能依赖它。故障发生后如无报警信息,则需要进一步用感官来了解设备状态,最重要的就是向操作人员问询故障发生的前因后果。同样是该设备,有一次其APC 系统在防护罩没有打开情况下B 轴突然旋转起来刮坏护罩,这一现象以前从未出现过。经我们现场仔细询问操作过程,清楚了故障经过:原来操作人员先输入了M60 指令,使_bPm_�APC 系统程序运行(更换旋转工作台) ,当执行元件失控中途停机后,又进行了手动状态下的单步指令操作。当时M60 并没有删除,使其执行元件恢复正常后继续了原程序动作。经认真了解并仔细分析后,我们立刻清除所有原设定的指令,检测并更换了失控元件,避免了更大故障的发生。根据报警信息和故障前的设备状态,来判断故障区域,争取维修时间。2 遵循由外到里,由浅入深的检修原则笔者对加工中心多年的维修经历来看,大多数故障根源都是来自于外部元器件,因其受外界因素影响较大,象机械碰撞磨损、冷却液腐蚀、积尘过多、润滑不良等,使这些年久失修的元器件处于不完好、不可靠状态,成为设备故障的最大隐患。像各轴经常出现的超程报警、零点复归误差、位置信号不反馈等,都是一些磁性或机械式开关失灵造成。还有的故障也是出现在电磁阀、电机和经常伸缩的电缆上。像HC 一800 的一次B 轴旋转不到位或有时根本不旋转故障,报警提示为: feed axis fault (APC com2mand) ,看起来与命令有关。但我们根据故障现象还是果断地检查B 轴各行程限位,果然有一撞块与开关接触不好,经调整后正常。这就避免无目标地消耗很大精力去查整个CNC 系统,先把重点放在外部环节上。这实际上是一种经验上的诊断,如果我们手里有原理接线图,那就应该正规地按图纸去相应对照,顺序查找并针对性的去测试电位和波形,还能从中悟出一些理论上的东西。正是因为没有这个条件,所以我们在维修中就是遵循从外部到内部、从人为到系统、由浅入深的原则去进行,这就大大缩短了设备的停修时间。3 充分利用PC 图查找故障点根据报警信息调出与其相关的PC 图进行分析核对,也是一种诊断的方便途径。一次VA 一65 自动换刀机械手到位后不执行抓刀指令,我们马上调出PC 图从各指令开关信号到各进、退、松、紧动作信号逐一进行对应校验,最后查出机械手旋转到信号没有发出,原因是由于一磁性接近开关松动移后不起作用,使下一步抓刀动作无法进行,调整后恢复正常。由PC 图查故障点看来比较方便直观,但如果不了解其内部动作原理和工作程序,那可以说也是大海捞针,无从下手。特别是无电气原理图就更难以判断,每个输出动作多达几十个开关条件才能满足,确实要下很大工夫才能逐步认识并掌握。我们就是靠平时维修时的日积月累,在不断的了解和运用它。4 疑难故障的检测分析和快捷处理此两台加工中心的一些元器件年久老化,使其参数随温度或电流的变化而极不稳定,造成故障后能自动恢复即时好时坏现象,这是我们最为之挠头的故障。因为搞维修的都知道,元件坏了容易检测,而不正常的通断情况则很难判断是元件坏了还是线路接触不良造成,因为无法进行正常的信号检测。如B 轴工作台换位;刀库进刀口自动打开;B 轴台板夹紧、松开失灵等故障,其执行元件均是固态继电器接受指令信号接通后带动电磁阀动作。当检测时可能未见异常,启动后又可能一切正常,待连续动作几次后又停机报警。我们根据故障现象及反复周期判定应该是执行元件性能下降造成,因图纸不详、标识不清,只能将关联的一组执行元件在正常和异常的情况下分别进行检测,经反复测试后,最后从30 多只继电元件中分别查出并更换了其性能下降的元件。一次HC 一800 B 轴原点复归失控,指令发出后旋转不停,没有报警信息。经现场了解分析,首先认定应该是B 轴零点检测系统故障,而该系统是由一只磁性接近开关发出到位信号后控制执行元件减速停车。我们马上对这一信号进行线路测试,结果无信号发出,人为设定一个到位信号则准确复归停车,确认检测开关到设定信号点这一段有故障。但如果想直接检测接近开关则必须将B 轴和与其关联的调轴解体,因为此开关装在B 轴工作台体内。这样的大结构拆修以前从未干过,测算一下工作量需半个月时间,而且还要特别精心地对十多根控制电缆和几十根油管拆除和恢复,这就很难保证拆装后各部分的精度,但要想解决问题还必须露出这一开关进行检测和维修。能否用一个简便的方法既能节省拆装工作量又能拿出这一检测开关,经反复论证后终于想出一个只拆B 轴端盖和调轴磁尺支架拿出此开关的方法。虽然电气维修人员拆装、检测难度很大,但保证了台面不大解体,把后患影响减小到了最低限度。经实际测试开关、处理断路点原位安装后恢复了B 轴复归功能,又对拆装后影响到的调轴位置误差和B 轴定位故障进行了补偿和调整,一切正常后仅用三天时间即交付使用,保证了试制加工任务的完成。5 结语总之,在处理故障过程中怎样尽快打开思路、进入状态,缩小检测范围,直触故障根源是维修技术人员水平高低的关键所在。看似简单的道理却饱含着方方面面,也是维修人员多年辛勤劳动的结晶。我们就是在这种高频率故障的压力下,克服了重重困难,尽力在短时间内解决问题,减少设备停歇台时,为车型试制做出了我们应有的贡献。[参考文献][1 ] 李亚芹,龙泽明,韩阳阳. 数控机床爬行问题的分析与研究[J ] . 组合机床与自动化加工技术,2006 , (10) :76～78.[2 ] 卓迪仕. 数控技术及应用[M] . 北京:国防工出版社,1997.
摘要:介绍了普通车床的数控改造条件,同时介绍了对CA6140车床的主传动系统和进给传动系统进行了数控化改造 的过程。改造后的数控车床的加工能力、自动化水平和加工精度明显提高。同时介绍了该车床机电联动调试的经验。 关键词:普通车床;数控改造 中图分类号: TG659 文献标识码: B 文章编号: 1001-3881 (2006) 4-208-2 企业要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展,它必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本,制造出合乎市场需要的、性能合适的产品,而产品质量的优劣,制造周期的快慢,生产成本的高低,又往往受工厂现有加工设备的直接影响。目前,采用先进的数控机床,已成为我国制造技术发展的总趋势。购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径,而改造旧机床、配备数控系统把普通机床改装成数控机床也是提高机床数控化率的一条有效途径。我校为适应现代化生产和教学,对CA6140车床进行了数控化改造。 1 机床数控化改造的条件 1·1 机床基础件有足够的刚性 数控机床属于高精度机床,工件移动或刀具移动的位置精度要求很高,必须在0·001~0·01mm之间,高的定位精度和运动精度要求原有机床基础件具有很高的静刚度和动刚度。本次用于改造的CA6140车床自购进后一直保养良好,机床基础件刚性满足要求。 1·2 机床数控改装的总费用合适,经济性好 机床数控改装分两部分进行:一是维修机械部分。更换或修理磨损零件,调试大型基础零件,增加新的功能装置,提高机床的精度和性能,另一方面是舍弃原有的一部分进给系统,用新的数控系统和相应的装置来替代。改造总费用由机械维修和增加的数控系统两部分组成。若机床的数控改造的总费用仅为同类型车床价格的50% ~60%时,该机床数控改造在经济上适宜。经过考查,若购买同样配置的车床约需10万元,而我校机床数控改造的总费用为5·1万元,仅占51%,因此该机床数控改造在经济上是合适的。 2 系统配置及主要技术规格 该系统由SIEMENS 802S系统、接口电路、驱动线路及步进电机等组成,另外还配有自动转塔刀架、主轴变频调速器及主轴编码器等,系统属开环控制系统。其主要技术性能和参数如下: (1)系统控制部分。采用SIEMENS 802S系统,键盘和显示部分装在面板上。 (2)系统软件具有若干指令。其中加工指令有 直线、斜线、螺纹、锥螺纹和圆弧等5条指令。可实现车削外圆、端面、台阶、割槽、锥度、倒角、螺纹、顺圆弧和逆圆弧等操作。控制指令有结束循环、暂停、延时、延时换刀、编码换刀、通讯等,与加工指令配合,可加工出各种较复杂的零件。 (3)系统环境工作条件。温度-10~+40℃;湿度为40% ~80%。 (4)输入电网电压。交流(220±22)V;频率为50Hz;电流为1·5A。 (5)步进电机。BYG550C-2型电机两台,驱动电压为110V;相电流为2·5A;步距角为0·36°/步;静力距为12N·m。 3 主传动的数控化改造 机床主传动的作用是把电机的转速和转矩通过一定途径传给主轴,使工件以不同的速度运动,主传动性能的好坏,直接影响零件的加工质量和生产效率。考虑到改造的经济性,可乘用机床原有的普通三相异步交流电动机拖动。考虑到加工过程中当电网电压和切削力矩发生变化时,电机的转速也会随之波动,直接影响加工零件的表面粗糙度。因此为提高加工精度,实现主轴自动无级变速,在主轴上增加了交流异步电动机变频调速系统,从而不需进行机械换档。针对机床要求具有螺蚊切削功能,在主轴部位安装主轴脉冲发生器,如图1所示。为保证脉冲发生器与主轴等速旋转,即主轴转一周,主轴脉冲发生器也 图1 主轴脉冲发生器安装示意图转一周,主轴脉冲发生器的安装方式很重要。改装时,主轴传动必须经过原有CA6140车床主轴箱中58/58和33/33两级齿轮(实现1∶1)传递到原有CA6140车床的挂轮轴X,拆除挂轮留出空间,安装脉冲发生器,并用法兰盘固定。 4 进给传动的数控化改造 进给传动的作用是接受数控系统的指令,驱动刀具作精确定位或按规定的轨迹作相对运动,加工出符合要求的零件,对进给传动的要求是高精度、高速度。改造中我们采用步进电机驱动系统实现开环控 图2 进给传动系统制,这样结构简单,安装调试和维修都非常方便。 4·1 进给传动链 图2为普通车床改造后的进给传动链,刀具纵向(Z轴)移动由步进电机,经接口箱内一对减速齿轮,转动纵向移动的丝杆而实现。刀具的径向(X轴)移动由步进电机,经接口箱内一对减速齿轮,转动横向移动丝杆而实现,该传动链与原机床的传动链相比,摆脱了结构复杂的进给箱和拖板箱。 4·2 接口箱内减速齿轮的齿数比 该车床要求的控制精度为: Z向0·005mm, X向为0·0025mm,即当执行一个脉冲指令时,工件的长度和直径均变化0·005mm。BYG550C-2型步进电机的步距角为0·36°,每周步距数为360/0·36=1000(步/周), X向丝杠螺距为4mm,脉冲当量为0·0025mm,Z向丝杠螺距为6mm,脉冲当量0·005mm。按公式 主动轮齿数 从动轮齿数=步/周×脉冲当量丝杠螺距则X向:Z主/Z从=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z从=1000×5/6000=5/6 4·2 接口箱内减速齿轮的齿数比 该车床要求的控制精度为: Z向0·005mm, X向为0·0025mm,即当执行一个脉冲指令时,工件的长度和直径均变化0·005mm。BYG550C-2型步进电机的步距角为0·36°,每周步距数为360/0·36=1000(步/周), X向丝杠螺距为4mm,脉冲当量为0·0025mm,Z向丝杠螺距为6mm,脉冲当量0·005mm。按公式 主动轮齿数 从动轮齿数=步/周×脉冲当量丝杠螺距则X向:Z主/Z从=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z从=1000×5/6000=5/6 4·3 传动滚珠丝杠副 数控机床要求进给部分移动元件灵敏度高、精度高、反应快、无爬行,采用滚珠丝杠副可以满足上述要求。在结构中,用普通滚珠丝杠副实现将旋转运动变换为直线运动。滚珠丝杠螺母副安装时需预紧,通过预紧可消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙,提高传动刚度。预紧的方法是采用双螺母齿差调隙式结构(图3)。通过改变两个螺母的轴向相对位置,使每个螺母中滚珠分别接触丝杠滚道的左右两侧来实现的。 图3 双螺母齿差调隙式结构 一般需要几次调整才能保证机床在最大轴向载荷下,既消除间隙,又能灵活运转。 4·4 刀架 根据需要,拆除原方刀架,安装620型四方刀架(图4)。该刀架由120W的三相交流异步电机正转驱动,使刀架正转选刀,到预定刀位时,电机则反转,使刀架夹紧。换刀方式有手控和机控两种。机控时当零件在加工过程中需要换刀时,数控系统发出预先编制好的换刀控制指令,控制器接到换刀指令时,立即驱动刀架回转。手控时,按动面板上的按钮,刀架能转一个刀位(90°),也可连续按动按钮,直至任一刀位。 5 机电联动调试 5·1 机械调试 丝杠上,侧母线和横、纵导轨的平行度误差控制在0·01mm/全长之内;转动丝杠,丝杠轴向窜动在0·01mm之内;丝杠螺母同轴度误差控制在0·01mm之内。 5·2 机电联动调试 (1)单坐标点动,主要调试其有无动作,运动方向是否符合要求,机械传动是否正常,有无不正常响声等。 1·上刀体 2·活动销 3·反靠盘 4·定轴 5·蜗轮 6·下刀体 7·螺杆 8·离合器盘 9·霍尔元件 10·磁钢 图4 四方刀架结构图 (2)点动合格后,做连续运动。反复多次,若出现故障或异常,排除后方可继续进行。 (3)先试Z坐标方向,后试X坐标方向,这是因为Z坐标方向调试方便。 (4)测量两坐标重复定位精度。在Z向坐标做连续移动时,若发现与丝杠相联的齿 额定转速: 2000r/min 额定输出功率: 2kW 编码器:绝对位置检测方式,分辨率1000000p/r 轴端形式:锥轴伺服放大器采用与电机配套的SJV2系列20型,其驱动能力为2kW。对于2kW电机,也可采用SJV2系列的10型放大器,但此时的输出扭矩要比20型减少1/3,不利于大功率切削。I/O设备选用型号为HR341的基本I/O单元,主要用于机床操作面板及与机床间的输入输出控制。另外附加一个远程I/ODX110,主要用于教学功能的“故障模拟设置”的输入输出。伺服及I/O单元连接原理图如图2所示。 图2 电气连接原理图 2·2·2 主轴控制 主轴电机采用交流变频控制电机,由变频器进行控制,转速范围60~6000r/min。模拟量由基本I/O单元的A0端口输出0~10V的直流电压,变频器根据输入的电压变化而输出相应的转速。由于模拟主轴电机没有编码器,因此在发出转速命令后,系统无法检测到主轴的是否运行。为解决这一问题,我们利用变频器上的功能端子,将其通过参数设置成“到达指令频率闭合”状态,并通过PLC检测此信号,从而实现对电机的运转进行监控。 2·3 教学功能的附加 本机改造后除保证加工功能和精度外,还要满足一定的教学功能。所谓的教学功能主要是针对学习数 控系统调试及维修人员而设立的附加功能。该功能通过参数设置及调整PLC程序人为地设置故障,让学生通过故障现象先判断故障种类,再分析故障产生的原因,直至排除故障。通过这种实训,学生可全面学习工业现场可能出现的故障现象,掌握故障排除方法,提高学生解决现场问题的综合能力。 3 结束语 我国现有机床中,近几年急需技术改造的约占25%,这将蕴藏着无限商机。机床改造主要是采用数控和计算机控制技术,我国数控机床发展和机床数控化改造应紧跟世界潮流,发展多轴联动数控系统,开发高速、高精度、高效加工中心等关键技术,向智能化方向发展
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手动回转工作台，它包括工作台、底座，工作台设置在底座上方，一旋转轴固定在底座上并穿设于工作台中，工作台与底座通过轴承钢球连接，工作台成型有下凸出，底座成型有上凸出，下凸出与上凸出通过星形锁紧机构锁紧； “转台”是回转工作台的简称, 在计量工作中又称为分度台。广义而言, 具有旋转工作台的仪器或设备, 都可称作“转台”, 如陀螺测试中使用的伺服转台、速率转台等专用仪器。然而, 通常所说的“ 转台” , 并非是这些专用仪器, 而是指通用性很强、应用范围很广的回转工作台而言, 它既是机床加工中一种重要的分度附件, 又是计量工作中不可缺少的角度仪器。用作加工时, 转台可以与普通钻、铣床, 或者精密铣床、镬床、磨床、座标镬床等配用, 对钻模、分度板、齿轮、凸轮、样板、多面体、端齿盘, 以及航空发动机的机匣、涡轮盘、复合钻具等等有精密角度要求的零件进行加工; 用于计量时, 精密转台可以作为精密的角度测量仪器, 对各种有精密角度要求的零件进行检测。转台在机械、航空、仪表、电子等工业系统都有广泛的用途。转台的发展水平, 很大程度上标志着一个国家的工艺水平。随着工业生产的发展和技术水平的不断提高, 对转台的需要和要求也不断提高, 技术涉猎面由最初的单纯机械扩大到目前的机械、液压、气动、光学、电子、电磁等领域。转台的使用也由普通机床附件、一般的角度仪器, 扩大到与自动机床、加工中心或者三座标测量机联用, 从而实现对复杂角度零件进行高效和精密的加工或测量。
1.车床加工论文 2.《如何控制切削量有关方面的论文》 3.数控机床的论文 4.数控编程的论文 5.数控机床的检测与维修的毕业论文 6.稀沥青喷刷机设计开题报告 车床数控化改造 8.模具设计毕业论文 9.《六工位卧式镗铣专用加工机床的控制系统设计》 其设计任务如下： 1> 分析六工位卧式镗铣专用加工机床的工艺流程和机床的动作流程 2> 设计其控制系统的硬件 3> 编写其控制系统的软件 要求如下： 1> 画出其硬件原理图 2> 画出PLC接线图 3> 调试系统（这个由我来） 4> 编写毕业设计论文 （1万字以上） 10.《和面机的设计》 11.设计S195柴油机中“最终传动箱壳体”的加工工艺和其中某道工序的专用夹具 12.工程机械的主动减振系统研究 13.关于模具设计油笔笔筒或矿泉水瓶盖的毕业设计论文 14.汽车减震器的论文 15.机械零件加工或车床加工 16.关于印刷机械的工艺与发展 冲天炉热风炉胆的设计 18.从公差标准的发展看中国工业标准化的发展概况及趋势 19.影响数控加工质量的分析 20.数控中心技师论文 21.矿山机械类毕业设计 22.关于机电数控机床 23.机电一体化方面的论文 24.机械产品设计"的论文 25.数控车床加工零件方面的论文 手机外壳注塑模设计 说明书.doc(29页) 8210手机上壳装配图.dwg 顶杆固定板零件图.dwg 动模零件图.dwg 主装配图 主装配图 型滚动轴承压装机设计 说明书.doc(29页) A1液压系统原理 总装配图1(A0) 总装配图2(A0) 定位缸(a2) 定位缸前缸盖（A2） 防尘压盖(a4) 法兰盖A4纸 后端盖(A4) 活塞(A4) 活塞杆A4纸 夹紧缸 导向套A4纸 顶尖A4纸 压装缸 压装缸活塞A4纸 压装缸活塞杆 轴承托架a4纸 数控立式升降台铣床自动换刀设计 说明书.doc(21页) 1刀库装配图 2自动换刀装置的安装示意图 3机械手装配图 4机械手液压控制图 5蜗杆零件图 机械手换刀过程传动演示.mpg 设计答辩演示文稿.ppt 29.Φ90磨球群铸金属型复合模具设计及制造工艺设计 说明书.doc(46页) 动画演示.mpg 实际生产 实际生产 设计答辩演示文稿.ppt 上模 上砂芯 胎具图.dwg 下模 下砂芯 装配图.dwg 30.安全帽注塑模具设计及模腔三维造型CADCAM 说明书.doc(24页) 设计答辩演示文稿.ppt 开合模过程.avi 装配过程.avi 抽芯机构.dwg 定模 动模 动模垫板 零件图 推杆固定板 斜导槽 异型推杆 装配图 31.笔筒抽屉注射模实体设计及数控加工 说明书.doc(22页) 侧型芯 抽屉注射模装配.dwg 定模板兼型腔 零件图 型芯 32.拨叉加工自动线设计 说明书.doc(27页) A0中间底座装配图(A0).dwg A3中间底座---零件图(A3).dwg 倒挡拨叉(A3).dwg 电机控制系统工作原理图.dwg 电气图(A2).dwg 副变速拨叉(A3).dwg 刚性主轴(A2).dwg 滑台装配图(A0).dwg 集中控制图(A2).dwg 加工示意图(A3).dwg 快挡拨叉(A3).dwg 随性夹具输送系统图(A3).dwg 自动线工艺过程图(A3).dwg 自动线总体布置图(A0).dwg 加工动画.avi 33.长度计数器盖模具设计 说明书.doc(21页) 凹模 模具整体图 凸模 型腔设计图 制品 主流道衬套 34.充电器外壳注塑模具设计及型腔CADCAM 说明书.doc(22页) 注塑模拟.mpg 装备动画.mpg 设计答辩演示文稿.ppt 零件图.dwg 零件图 零件图 装备图 35.抽屉注塑模具设计 说明书.doc(22页) 侧型芯 侧型芯.dwg 抽屉注射模装配 导轨块 定模板兼型腔 定模板兼型腔.dwg 定位圈 零件图 零件图.dwg 斜导柱 型芯 型芯.dwg 36.大口杯盖注塑模设计 说明书.doc(24页) 杯盖.DWG 顶杆.dwg 定位环.DWG 上模零件图.DWG 下模零件图.DWG 主流道衬套.DWG 装配图.dwg 37.大型管材相贯线切割机设计 说明书.doc(26页) 设计答辩演示文稿.ppt 两轴联动.avi 手动调节割炬.avi 四轴联动.avi 支架装配.avi 相贯线切割机软件系统.exe A0Z轴方向工作滑台装配.dwg A0割炬支架装配.dwg A1相贯线切割机总体布局图.dwg A1硬件连接线路图.dwg 38.多功能甘蔗中耕田管机改进设计 说明书.doc(26页) 端盖(A3).dwg 驱动轮(A2).dwg 驱动轮装配(A1).dwg 行走系(A0).dwg 张紧轮装配图(A1).dwg 支架(A0).dwg 支重轮轴(A4).dwg 支重轮装配(A2).dwg 39.甘蔗收获机剥叶和集拢环节的设计 说明书.doc(26页) 甘蔗剥叶机和集拢装置 剥叶片 扫叶片 橡胶棒 橡胶棒依附圆筒 装配图俯视图.dwg 装配图右视图.dwg 装配图主视图.dwg 40.甘蔗种植机机构设计 说明书.doc(26页) 机架装配图 四张A2图纸.dwg 行走机构装配图 41.高硬度辊筒注塑模设计 说明书.doc(25页) 设计答辩演示文稿.ppt 浇口套零件图 零件图 零件图 装配图 42.海工码头工字钢数控切割设备 说明书.doc(24页) 布局零件图 回转机构装配图 回转零件图 液压缸装配图 整体布局图 43.渐开线斜齿轮注塑模设计 说明书.doc(22页) 斜齿轮注塑模装配图.dwg 斜齿轮型腔.dwg 型腔衬套.dwg 渐开线斜齿轮.dwg 主流道衬道.dwg 定模型腔.dwg 44.经济型数控系统研究与设计 说明书.doc(62页) A1数控操作面板外形图.dwg A1系统连接图.dwg A3板式结构图.dwg 数控机床操作面板 系统电气原理图 45.沐浴露瓶盖注塑模具结构设计 说明书.doc(28页) 定模板.dwg 定模型芯.dwg 动模板.dwg 动模型芯.dwg 上瓶盖.dwg 下瓶盖.dwg 装配图.dwg 46汽车发动机连杆称重去重自动线设计 说明书.doc(21页) 设计答辩演示文稿.ppt 布局图 分类机 进退液压缸零件图 连杆部件总成图 连杆零件图 连杆上端盖 输送装置 专用部件输送装置液压缸 自动线工作循环时间表 自动线控制框图 47.汽车发动机连杆大小头孔中心线平行度自动检测装置设计 说明书.doc(25页) 动画.mpg 答辩演示幻灯片.ppt A0汽车连杆大小头平行度自动检测装置设计装配图.dwg 测试箱装配图 连杆总成图 数控系统控制电路图 液压夹紧系统原理图 支座零件图 48.全液压多功能甘蔗收获机设计收割输送装置设计 说明书.doc(16页) 割梢去头刀片 甘蔗收获机收割去头机构装配图.dwg 喂入机构部件图.dwg 割蔗头蔗梢部件图.dwg 49.三自由度圆柱坐标型工业机器人设计 说明书.doc(24页) 答辩演示幻灯片.ppt 工作空间图.dwg 机构简图.dwg 导向套.dwg 支架.dwg 支座.dwg 转动壳体.dwg 支座和手臂装配图.dwg 终端执行器.dwg 实体.mpg 动画.mpg 50.洗衣机波轮注射模设计 说明书.doc(26页) A2定位圈.dwg A0 装配图.dwg A1凹模.dwg A2凹模套板.dwg A2动模固定板.dwg A3浇口套.dwg A3凸模.dwg A4浇口套.dwg 制品.dwg 51.相机壳下盖注塑模具设计 说明书.doc(27页) 模具组合动画.avi 脱模动画.avi 凹模.DWG 零件.DWG 模具装配图.dwg 凸模.DWG 52.行星齿轮的注塑模具设计及其模腔三维造型CADCAM 说明书.doc(24页) 垫板 垫块 定模板.dwg 定模固定板 动模板.dwg 浇口套 推杆固定板 行星齿轮零件 装配图 53.扬声器模具设计 说明书.doc(31页) 盖板.dwg 上垫板.dwg 凸模固定板.dwg 下垫板.dwg 下模固定板.dwg 卸料板.dwg 上顶块.dwg 下顶块.dwg 冲孔凸模.dwg 二模凹模.dwg 二模凸模.dwg 拉深冲孔凸凹模.dwg 落料凹模.dwg 落料拉深模凸凹模.dwg 凸模(二模).dwg 模柄.dwg 第二模具总装配图.dwg 总装配图.dwg 54.液压控制阀的理论研究与设计 说明书.doc(29页) A0溢流阀装配图.dwg A1溢流阀先导阀体.dwg A1溢流阀主阀体.dwg A1溢流阀主阀芯.dwg A4溢流阀调节杆.dwg A4溢流阀调压螺帽.dwg A4溢流阀先导阀芯.dwg A4溢流阀先导阀座.dwg A4溢流阀主阀座.dwg 55.运送铝活塞铸造毛坯机械手设计 说明书.doc(26页) 答辩演示幻灯片.ppt 实体.mpg 动画.mpg 装配图 末端执行器 传动轴 底座 底座上端盖 齿轮轴 底座转盘 工作空间图 传动轴底部端盖 导向杆前支架 导向套 机构简图 上下导向杆 楔块 支承端盖 56.发动机三维设计 说明书.doc(45页) 发动机.mpg 剖视.mpg 气门相位.mpg 发动机总装配图.dwg 30多张三维设计图 PRO/E 0 引言 X62W万能铣床是一种高效率的加工机械，在机械加工和机械修理中得到广泛的应用。万能铣床的操作，是通过手柄同时操作电气与机械，以达到机电紧密配合完成预定的操作，是机械与电气结构联合动作的典型控制，是自动化程度较高的组合机床。但是在电气控制系统中，故障的查找与排除是非常困难的，特别是在继电器接触式控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长，给生产与维护带来诸多不便，严重地影响生产。时随着工业自动化的发展，对工业智能化程度的要求越来越高，以及市场经济要求制造业对市场需求做出迅速反应—生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必需具有极高的可靠性与灵活性，这就需要使用智能化程度高的控制系统来取代传统的控制系统，使电气控制系统的工作更加灵活、可靠，更容易维修，更能适应经常变动的工艺条件。基于这些问题，本文提出了利用西门子S7-200和触摸屏对X62W 型卧式万能铣床的继电接触式电控系统进行技术改造的方案。1 X62W万能铣床工作原理及继电器接线图 工作原理 主电路中有三台电动机，M1是主电动机，拖动主轴带动铣刀进行铣削加工;M2是进给电动机，拖动升降台及工作台进给;M3是冷却泵电动机，供应冷却液。三台电动机共用一组熔断器FU1作短路保护。每台电动机均有热继电器FR作过载保护。其中以主电动机的热继电器FU1和冷却泵电机的热继电器FU2作总的保护，它们的常闭触头串在控制电路的总线上，而进给电动机的热继电器FR3只作进给系统的保护，其常闭触头接在进给控制电路中。因为主电动机要求不频繁的正反转，用组合开关SA5控制倒相。进给电动机的正反转频繁，用接触器KM3和KM4进行倒相。冷却泵在主电动机起动后方可开动，另有手动开关SA1控制。主电机采用两组起动按钮SB3和SB4并联，两组停止按钮SB1和SB2串联.接触器KM1是电动机M1的控制接触器,SQ7是位置开关,用作主轴变速的冲动开关。主轴的起动,按下起动按钮SB3或SB4,接触器KM1通电吸合并自锁,主电动机M1起动.当主电动机起动后,KM1的辅助触头接通控制电路的进给控制部分,才可以开动进给电动机。 电机的转速达到一定速度时接通速度继电器，当按下停止按钮SB1或SB2时,接触器KM2得电，主轴电机反转。 工作台向右进给,当主轴起动后,工作台控制电源接通.将位置开关SQ1旋转,SQ1-1常开触头闭合,接触器KM3通电吸合,电动机M2正转.当运行到预定位置时,位置开关SQ1复位,电动机M2停止转动。 工作台向左进给,将位置开关SQ2旋转,SQ2-1闭合,SQ2-2断开,接触器KM4通电吸合,电动机反转,工作台向左移动。 当SA3-1、SA3-3闭合SA3-2断开时，电流通过11、SQ6、15、SQ4-2、16、SQ3-2、17、SA3-1、18、SQ1-1（或11、SA3-3、21、SQ2-2、22、SQ1-2、17、SA3-1、18、SQ3-1）、19、KM4、20 ，KM3得电M2正转，工作台向下运动。 当SA3-1、SA3-3闭合SA3-2断开时，电流通过11、SQ6、15、SQ4-2、16、SQ3-2、17、SA3-1、18、SQ2-1（或11、SA3-3、21、SQ2-2、22、SQ1-2、17、SA3-1、18、SQ4-1）、24、KM3、25， KM4得电M2反转，工作台向上运动。 当SA3-2闭合 SA3-1、SA3-3断开时，电流通过11、SQ6、15、SQ4-2、16、SQ3-2、17、SQ1-2、22、SQ2-2、21、SA3-2、19、KM4、20， KM3得电。当SA3-2闭合，SA3-1、SA3-3断开时，进给电机M2正反转就组成了互锁，SQ1,SQ2，SQ3，SQ4位置开关控制圆盘旋转不同的位置。 不论电动机正反转,接触器KM3和KM4的线圈电流都由SQ1-2和SQ3-2接通.若机床正在向左进给 机床的联锁问题,当SQ2或SQ4被旋转时,它们的常闭触头SQ2-2或SQ4-2是断开的,所或向右进给时,发生误操作,压着上下前后手柄,则一定使SQ3-2或SQ4-2中的一个断开,使KM3或KM4断电释放,电动机M2停止运转,以确保安全。位置开关SQ6为进给变速冲动开关。 冷却和照明控制,冷却泵只有在主电动机起动后才能起动,所以主电路中将M3接在主接触器KM1触头后面, SA1控制冷却泵。照明电路用安全电压36伏用开关SA4控制。2 X62W 型万能铣床控制系统的硬件构成 PLC 的选择和硬件设计。 根据X62W万能铣床电气控制要求，输入输出均为开关量，需要PLC监测的输入信号有8个按钮，5个行程开关，两个选择开关，输入点为 21点，PLC输出控制信号有6个继电器，1个照明灯，共7点。因此，选用了西门子S7-200PLC，具体配 置 如 下 ：CPU226CN AC/DC/DC型（6ES7 216-2BD23-0XB8）,自带24点输入，16点输出，自带两个接口2个RS-485接口 PORT0和POT1，一个通讯接口，能满足控制要求。PLC的I/O口分配是根据其控制对象的特点和控制要求，将I/O口的输入输出口与相应的电气设备相连，达到控制和检测的功能，具体I/O分配如表1。进行完I/O分配后，进行PLC硬件设计，PLC外接硬件电路如图1。I/O分配表表1 内部寄存器I/O分配表表2 PLC编程： 根据机床控制要求，PLC语句表如程序1，在程序设计过程中，用了6个内部辅助继电器来简化程序设计，主轴电机正反转互锁和进给电机正反转互锁提高了系统运行的可靠性。在程序中将不同的控制方式均分开设计，这样程序结构简洁、清晰。由于整个系统用触摸屏控制，它可替代物理按钮和开关及其指示灯，所以在编程序是这些按钮和开关均使用了内部寄存器， 把下面程序的输入寄存器改成相应的内部寄存器即可。内部寄存器程序，如程序2 程序1 手动控制程序程序2 自动控制程序3、触摸屏选择及设计 触摸屏越来越多的用在了工业中，方便，易于远程控制。根据X62W铣床的控制要求，我们用NTOUCH触摸屏和MCGS组态软件配合PLC来替代控制柜上的按钮和选择开关等物理元器件，并且还可以通过触摸屏来监视铣床运行动作情况。 MCGS组态编辑 通过对系统的分析，在本系统中，依靠MCGS系统设计组态画面，实现对系统操作和监控。如图2图2 系统控制总体画面 以上提到此系统的输入和输出均是开关量，所以在MCGS组态的实时数据库中定义的名字类型也要为开关型的，如图3图3 实时数据库 通讯连接 既然用MCGS控制此系统，那么怎么才能让其与西门子PLC相互通讯，起到监控的作用?MCGS组态软件在设备窗口中建立系统与外部硬件设备的连接关系，使系统能够从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，实现对工业过程的实时监控。根据此系统的控制要求以及控制方式，可以利用PPI电缆，相互传数据，以便实现监控。 在设备窗口中需要设置设备0-[通用串行口父设备]属性和设备1-[西门子S7-200PPI]属性,此时，还需要设置设备内部属性增加相应的PLC通道，和通道读写类型，输入通道多数用到的是内部寄存器，读写类型是只读类型，输出寄存器～读写类型，.和只读类型值读取SA313和SA32的开关信号，在实际通讯过程中，在设备属性设置中“串口端口号”设为0-COM1,通讯波特率设为：6-9600，数据位位数：3-8位，数据校验方式：偶校验，一位停止位，数据采集方式：同步采集。设置完后单击“确认”按钮返回。 为了西门子S7-200PLC与MCGS更好的通讯，必须在设备属性设置：[设备1]对话框中设置属性设备注释为：西门子S7-200PPI,初始工作状态为：启动，最小采样周期为：1000ms,PLC地址为：2，内部属性设置PLC通道要与实施数据库中所定义的名字相对应。如图4。图4 PLC通道属性设置 编辑完毕组态画面，在上位机上试验成功，便可以通过上位机的网线接口用一根网线和触摸屏上的网线借口相连接，并且在MCGS嵌入式组态软件菜单栏中“工具”\“下载配置”设置好IP地址，便可以下载到触摸屏中，如图8，然后，用PPI电缆连接触摸屏和PLC，母头连接触摸屏COM5口，公头连接在PLC接口上，即可实现丢掉控制柜面板上的按钮控制，用触摸屏的软按钮控制，画面生动，清晰。4 结束语 本文所述方案是对原来的继电接触式模拟控制系统进行 PLC与触摸屏改造而成，已在实验室控制柜予以实施。运行结果表明，该 PLC 控制系统无论是硬件还是软件，控制稳定可靠，且尽大限度降低了操作的危险性。参考文献： [1]、陈远龄.机床电气自动控制[M] 重庆大学出版社，1997 [2]、吕景泉.可编程序控制器及其应用[M] 北京：机械工业出版社，2001 [3]、杨长能，张光毅.可编程序控制器基础及其应用[M] 重庆大学出版社，1992 [4]、MCGS嵌入式用户手册 北京昆仑通态自动化软件科技有限公司 [5]、廖常初，PLC编程及应用[M] 北京：机械工业出版社，2005，5我先给你目录，你要的话先给分 我再发你邮箱 谢谢
数控机床旋转进给系统的状态空间模型及性能分析摘要：高性能多坐标数控机床的摆头、转台等旋转进给系统多采用永磁同步伺服电机进行直接驱动，其控制问题较常规进给系统更为复杂。因此建立更为科学的适用于直接驱动的永磁同步电机的数学模型对提高旋转进给系统的控制水平具有重要意义。本文提出在矢量控制的基础上建立直接驱动用永磁同步电机的状态空间模型的方法，并运用现代控制理论对系统的能控性、可观测性及稳定性等进行分析和计算以及对系统进行极点配置，并用Simulink进行了系统仿真，为数控机床旋转进给伺服系统的设计和分析提供了理论基础和分析方法。关键词：旋转进给；直接驱动；永磁同步电机；中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2007)08-0040-05State space model and performance analysis of numerical controlmachine rotary feed systemZHANG Ao, ZHOU Kai(Department of Precision Instrument and Mechanics,Tsinghua University,Beijing 100084,China)Abstract: Rotary feed system such as pendulum head and revolving table of high-powered multicoordinatesnumerical control machine adopts PMSM to drive directly. It's more complex tocontrol than the conventional feed system. So it's significative to set up mathematic modelof PMSM which is applicable for the direct drive more scientifically in order to improve thecontrol level of rotary feed system. Thus a modeling of PMSM method for state spaceequation modeling of PMSM based on vector control is proposed. The controllability,observability, stability and Pole assignment are analysed by modern control theory. And thesystem emulation is finished by Simulink. This method offers theoretical basic and analyticalmethod for rotary feed servo system designing of numerical control words: rotary feed; direct drive; PMSM; state space equation0 前言高性能数控机床的旋转进给伺服系统，特别是直接驱动伺服系统（即取消了从电动机到执行机构或负载之间的一切机械中间传动环节，把传动链的长度缩短为零。）广泛使用永磁同步电机(permanentmagnet synchronous motor, PMSM)作为控制对象。其优点是结构简单，运行可靠，通过在结构上采取措施，如采用高剩磁感应、高矫顽力和稀土类磁铁等，可比直流电动机的外形尺寸约减少1/2，重量轻60%，转子惯量可减小到直流电动机的1/5 。[2]还应该看到，传统驱动系统由于传动环节的存在，控制环节的受力较小，系统对扰动的敏感度相对较低，而直接驱动伺服系统，负载与控制环节之间几乎是直接相联，没有传动链的缓冲，因此控制环节受力较大，对扰动比较敏感，这可能会对系统的动态性能造成影响；同时，摆头与转台的特点是要承受低速大负载，因此其大负载条件下的低速平稳性也是系统设计中的一个重要问题。因此，对于此类数控机床转台、摆头等旋转进给直接驱动系统而言，其控制问题较常规进给系统更为复杂。在工程实际中多采用基于矢量变换控制的经典3 环控制方法进行系统控制，其建立控制模型的基础是经典控制理论，即对系统使用传递函数加以描述，将某个单变量（如转速等）作为输出，直接和输入（如电压等）联系起来。但实际上系统除了输出量外还包含其它相互独立的变量，而微分方程或传递函数对这些内部的中间变量是不便描述的，因而不能包含系统的所有信息，不能完全揭示系统的全部运动状态。而若应用现代控制理论的状态空间法分析系统，其动态特性是由状态变量构成的一阶微分方程组来描述的，它能反映系统全部独立变量的变化，确定系统全部内部运动状态，方便地处理初始条件。因此可以更为全面的表征系统以及系统内部变量的关系，尤其适合应用于非线性、多输入－多输出系统。[5]综上所述，旋转进给直接驱动伺服系统是一个强耦合、非线性的复杂系统，因此用状态空间法来进行建模是更为科学和有效的。本文在矢量控制的基础上通过状态空间法建立永磁同步电机状态空间模型，并应用现代控制理论的各种方法对模型进行全面的分析，为进一步应用先进的控制方法对系统进行控制打下坚实的基础。1 PMSM 的数学模型我们考虑的是正弦型永磁同步电动机系统。该电动机具有正弦形的反电动势波形，其定子电压、电流也为正弦波形。假设电动机是线性的，参数不随温度等变化，忽略磁滞、涡流损耗，转子无阻尼绕组。基于电动机统一理论的结论可以得到，转子坐标系（d－q轴系）中永磁同步电动机定子磁链方程为：（1）其中：——转子磁钢在定子上的耦合磁链；Ld、Lq——永磁同步电动机的直、交轴主电感；、 ——定子电流矢量的直、交轴分量。PMSM 定子电压方程为： （2）其中， 、——定子电压矢量us的d、q轴分量；w——转子电角频率。PMSM 的转矩方程为： （3）电动机转矩系数Kt 为：Kt ＝ pmyr此外，电动机系统还要满足基本运动方程：（ 4）其中，n ——电动机转速；wr ——转子机械角速度，w=pmwr ；Td、TL ——电动机的电磁转矩和负载转矩。采用现代控制理论的状态方程对永磁同步电机进行数学建模。若采取矢量控制，一般要求id=0，但是状态方程中不出现md和id是不合理的。因为在id=0的控制模式中，只是要求id的取值等于0，但id的实际值并不一定总是等于0（特别是在动态过程中）。同时，ud的实际数值也不会等于0。因此，必须将ia也作为状态变量，将md 也作为控制变量，由控制器根据所有状态变量（包括id）的取值进行控制。因此取状态变量 ，q 为转子位置角。将（1）式带入（2）式的第2 式，由（3）式和（4）式可得，则永磁同步电机的状态方程为( ) ：(5)由此可见，该系统是一个非线性时变系统，且在系数矩阵中含有wr，id，iq状态变量的交叉相乘项，因此需要进行系统解耦，令因此采取id=0的矢量控制方法，uq'=uq，TL'=TL，系统可化为线性系统。取ud，uq 为控制量，负载转矩TL 作为扰动处理，因此单独提出，则系统化为=AX+BU+B0TL 的形式，则原系统化为：(6)2 PMSM 系统的分析PMSM 的参数如下：则系统状态空间方程为： 多项式模型将状态空间模型转换为多项式模型，系统的传递矩阵为： 能控性与可观测性分析状态完全能控的充分必要条件是系统的能控矩阵的秩为n。状态完全能观测的充分必要条件是能观测矩阵的秩为n。计算可得，系统的能控矩阵秩为4，满秩，则系统状态是完全能控的。系统的能观测矩阵的秩为4，满秩，则系统状态是完全可观测的。 控制系统的稳定性分析对于由状态空间模型表示的系统，其系统稳定的充分必要条件是：系统矩阵A 的特征值全部具有负实部。eig(a)'= *[0 - + ]由于系统矩阵a 的特征值中有一个是零，因此该系统是临界稳定的。由于能控矩阵的秩为4，满秩，因此可以通过状态反馈配置极点使得系统稳定。 多输入控制系统的极点配置对于多输入系统的极点配置的基本思路是：首先求一状态反馈，使得其闭环系统对某一输入（例如第一个输入）是能控的，再按单输入系统配置极点的方法进行极点配置[5]。图1 极点配置的闭环系统框图期望极点为： *[ + ]（1）构造Q、S 矩阵。，由系统可得，n=4,m=2，u1+u2=4，a 为Q-1 的最后一行向量。（2）先按能控标准型进行极点配置。对 单输入系统进行极点配置。的特征多项式为，所期望的特征多项式为，则增益阵为:（3）求化为能控标准型的变换矩阵T，即则增益阵返回原坐标系为（4）使原系统（A，B）实现极点配置的状态反馈为: 系统仿真系统位置状态向量对阶跃信号的响应：图2 极点配置前位置状态向量的阶跃响应图3 极点配置后位置状态向量的阶跃响应系统位置状态向量对速度信号的响应（虚线为输入位置信号，实线为输出位置信号）：图4 极点配置前的速度信号跟踪曲线系统位置状态向量对正弦信号的响应（虚线为输入位置信号，实线为输出位置信号）图5 极点配置后的速度信号跟踪曲线图6 极点配置前的正弦信号跟踪曲线图7 极点配置后的正弦信号跟踪曲线由此可见，通过极点配置使系统稳定，且对各种输入信号的响应有很大改善，具有很好的跟踪性能，这对于随动系统来说是十分重要的。3 总结使用状态空间方程表征系统，可以把系统的状态与系统的输入和输出联系起来，并在系统的内部变量与外部输入和测量输出之间建立联系，保存系统内部特性的信息，因此模型更为精确和科学。本文即在矢量控制的基础上提出了一种建立完整的永磁同步电机状态空间模型的方法。根据此模型，运用现代控制理论的各种方法对系统性能进行了分析和计算，分析表明该系统具有完全能控性、完全可观测性以及临界稳定性，通过状态反馈配置极点的方法使得系统稳定，使状态变量对输入信号有很好的跟踪性能。为进一步分析和设计控制系统提供了有效的方法和思路。参考文献：[1] 欧阳黎明.MATLAB控制系统设计[M].北京:国防工业出版社,2001.[2] 张崇巍,李汉强.运动控制系统[M].武汉:武汉理工大学出版社,2002.[3] 李三东,薛花.基于Matlab永磁同步电机控制系统的仿真建模[J].江南大学学报,2004,(2):115-120.[4] 杨平,马瑞卿,张云安.基于Matlab永磁同步电机控制系统的建模仿真方法 [J].沈阳工业大学学报,2005,(4):195-199.[5] 侯媛彬,嵇启春,张建军,杜京义.现代控制理论基础[M].北京大学出版社,2006.[6] 孙亮. MATLAB语言与控制系统仿真[M].北京:北京工业大学出版社,2006国物流管理逐渐走向社会化和供应链化的形势下，必须接合具体企业的物流运作管理实际，根据精益物流的基本原则和企业信息化状况，通过理论与应用的研究，在精益供应链物流管理原型系统的基础上不断修改和完善，不断地进行研究和实践，以此来推动我国制造企业精益供应链物流管理信息系统的发展。参考文献：[1] 乌跃.论精益物流系统[J].中国流通经济,2001(5):11-13.[2] (美)詹姆斯·P. 沃麦克, (英)丹尼尔·T. 琼斯, 沈希瑾,张文杰,李京生.精益思想:消灭浪费,创造财富[M].北京:商务印书馆,1999．[3] RICHARD Wilding. Lean, Leaner, Leanest[J]. InternationalJournal of Physical Distribution & Logistics Management1996,25(3/4)20.[4] 王之泰. 物流工程研究[M].北京:首都经济贸易大学出版社,2004．[5] 田宇,朱道立.精益物流[J].物流技术,1999(6):19-21.[6] LIU X Q, MA S H. Supply chain logistics circulation quantityand response time calculation model[J].WSEAS Transactionson Systems, 2006,5(4): 在机床数控改造中的典型应用邵晓嵬, 任有志, 王燕丽(河北科技大学机械电子工程学院, 石家庄050054)摘要: 讨论了利用可编程控制器对机床进行数控改造的具体方案和一般步骤,并以锯片切割机的改造为例介绍了利用西门子公司S7 - 200 系列可编程控制器进行改造的具体过程,阐述了机床数控改造后的应用效果及其未来的社会和经济效益。关键词: 可编程控制器; 机床; 数控改造中图分类号: TG51 文献标志码: A 文章编号:100320794 (2007) 1120147202Typical Application of PLC in NC Transformation for Machine ToolSHAO Xiao - wei , REN You - zhi , WANGYan - li(College of Mechanical and Electronic Engineering ,Hebei University of Science & Technology , Shijiazhuang 050054 ,China)Abstract :Discussed how to use the programmable logical controller (PLC) to deal with the transformation inmachine tool , particularly introduced the whole process of transformation on incise machine based on SIEMENSS7 - 200 PLC. Finally expatiate the effect of NC transformation and its coming benefit .Key words :programmable logical controller (PLC) ; machine tool ; NC transformation0 前言在我国现有的机床中有一部分仍采用传统的继电器- 接触器控制方式,这些机床触点多、线路复杂,使用多年后,故障多、维修量大、维护不便、可靠性差,严重影响了正常的生产。还有一些旧机床虽然还能正常工作,但其精度、效率、自动化程度已不能满足当前生产工艺要求。对这些机床进行改造势在必行,改造既是企业资源的再利用,走持续化发展的需要,也是满足企业新生产工艺,提高经济效益的需要。1 解决方案利用PLC 对旧机床控制系统进行改造是一种行之有效的手段。采用PLC 进行控制后,机床控制电路的接线量大大减少,故障率大大降低,提高了设备运行的稳定性和使用率,增强了可靠性,减小了维修,维护工作强度。当机床加工程序发生变化时,只需要修改PLC的程序就可以进行新的加工,更改较方便,有助于提升机床的应用。由于具有通信功能,采用可编程控制器进行机床改造后,可以与其他智能设备联网通信,在今后的进一步技术改造升级中,可根据需要联入工厂自动化网络中。2 改造过程、步骤及应用实例(1) 深入了解原有机床的工作过程,分析整理其控制的基本方式、完成的动作时序和条件关系,以及相关的保护和联锁控制,尽可能地与实际操作人员充分交流,了解是否需要对现有机床的控制操作加以改进,提高精度、可操作性和安全性等;如有需要,在后续的设计中予以实现。(2) 根据分析整理的结果,确定所需要的用户输入P输出设备。由于是对旧机床的改造,在保证完成工艺要求的前提下,最大限度地使用原有机床的输入P输出设备,如: 按钮、行程开关、接触器、电磁阀等,以降低改造成本。(3) PLC 机型选择。根据输入P输出设备的数量与类型,确定所需的IPO 点数。确定IPO 点数时,应留有20 %左右的裕量,以适应今后的生产工艺变化,为系统改造留有余地。由IPO 点数,利用一条经验公式:总内存字数= (开关量输入点数+ 开关量输出点数) ×10 + 模拟量点数×150来估算内存容量。在估算出内存字数后,再留25 %的裕量。据此,选择合适的机型。(4) 设计并编制IPO 分配表,绘制IPO 接线图。应注意到:同类型的输入点或输出点应尽量集中在一起,连续分配。(5) 进行程序设计。可借鉴机床原有继电器控制电路图,加以修改和完善。完成程序设计后,应进行模拟调试。(6) 模拟调试后,进行现场系统调试。调试中出现的问题逐一排除,直至调试成功。最后还应进行技术资料整理、归档。图1 IPO 接线图下面是对某锯片切割机的数控改造过程,机床的各控制过程如下:(1) 主轴电机的控制。起动,停止;(2) 进给电机控制。工作台纵向进给到与锯片相切的位置,之后工作台横向快速进给锯片,完成后工作台慢速移动后退,其间锯片主工作台变速旋转一个锯齿的角度,两运动同时进行插补出一个锯齿圆弧;(3) 冷却泵电机的起动控制以及相关的保护、联锁控制,工作台的各运动方向的超程保护,各运动方向的联锁控制等。确定所需的用户输入P输出设备。根据设备的硬件条件分析出,面板上有6 个按钮需占6 个数字输入口,一个BCD 拨码开关占用4 个输入口,一条直线光栅尺占用3 个输入口,一个三位状态旋钮占2 个输入口,执行元件为3 个步进电机和2 个异步电机,其中3 个步进电机共需8 个数字输出口,砂轮主电机和冷却泵各需1 个输出口,报警指示灯和上电指示灯各需1 个输出口。为保证安全起见,热继电器不接入输入端,而直接接在PLC 的输出端;合计输入点数15 点,输出点数12 点。考虑到要留有20 %左右的裕量,所以IPO 点数要在30 个点以上。因此,选用西门子公司S7 - 200 系列226 型号的PLC ,其输入点数24 点,输出点数16 点, IPO 总点数40 点;编制IPO 分配表(见表1) ,绘制IPO 接线图(见图1) ;借助机床原有的继电器控制电路图,进行程序设计,编写STL 结构化程序语言;模拟调试及现场系统调试,完成技术资料的归档。表1 IPO 分配表输入输出I0. 0 BCD 拨码开关1 位Q0. 0 W轴CP 端I0. 1 BCD 拨码开关2 位Q0. 1 X轴PY轴CP 端I0. 2 BCD 拨码开关3 位Q0. 2 W轴DIR 端I0. 3 BCD 拨码开关4 位Q0. 3 W轴FREE 端I0. 4 启动Q0. 4 X轴DIR 端I0. 5 暂停Q0. 5 X轴FREE 端I0. 6 光栅尺A 相输入Q0. 6 Y轴DIR 端I0. 7 光栅尺B 相输入Q0. 7 Y轴FREE 端I1. 0 光栅尺Z相复位Q1. 0 主电机继电器I1. 1 锯片直径输入确定Q1. 1 冷却泵继电器I1. 2 砂轮直径输入确定Q1. 2 报警指示灯I1. 3 三位状态旋钮输入1 Q1. 3 上电指示灯I1. 4 三位状态旋钮输入2I1. 5 冷却泵启动I1. 6 急停3 改造后效果可实现加工的柔性自动化,效率比传统锯片机提高5～6 倍。加工的锯齿精度高,尺寸分散度小,提高了锯齿的强度。拥有自动报警、自动监控、补偿等多种自我调节功能,可实现长时间无人看管加工。由于锯片采用的是某新型合金钢,齿磨损后修补的成本很高,采用该锯片机以后,为工厂节省了可观的维修成本,真正提高了工厂的效益。4 结语利用PLC 对传统机床进行数控化改造,能够有效地解决复杂、精密和小批多变的零件加工问题,满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求,适应各种机械产品迅速更新换代的需要,同时为企业节省了大量的设备改造成本,提高了企业的经济效益和社会效益,提升了企业的产品竞争力,使企业更容易在竞争激烈的市场环境里生存与发展。参考文献:[1 ]陈立定. 电气控制与可编程控制器[M] . 广州:华南理工大学出版社,2001.[2 ]张新义. 经济型数控机床系统设计[M] . 北京:机械工业出版社,1994.作者简介: 邵晓嵬(1981 - ) ,河北邯郸人,河北科技大学研究生,研究方向为机电一体化,电话:0310 - 5368092.基于网络的数控机床远程管理汪惠芬, 刘婷婷, 张友良(南京理工大学机械工程学院, 江苏南京210094)摘要: 网络化制造是21世纪的主要生产模式, 采用网络技术来管理数控机床也就成为必然。本文在分析数控机床联网及远程管理的需求基础上, 提出一种基于TCP / IP的、能够与企业其它信息管理系统实现无缝集成的数控机床联网及远程管理系统方案, 详细介绍该系统的结构和功能, 并给出了应用实例。关键词: 网络化制造; 数控机床; 远程管理中图分类号: TG659 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 3881 (2007) 10 - 070 - 4RemoteManagemen t of NC Mach ine Tool Ba sed on NetworkWANG Huifen, L IU Tingting, ZHANG Youliang( School ofMechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China)Abstract: Networked manufacturing ismain manufacturing paradigm in 21 st century, so that it is necessary trend to manage NCmachine tool based on network. Based on the analysis of requirements for networking and remote management of NC machine tools,TCP / IP2based networking scheme and remote management system that can be integrated with other information management systems inenterp rise forNC machine toolswas put forward. Then architecture and main functions of this system was discussed. An examp le ofapp lication was : Networked manufacturing; NC machine tool; Remote management0 引言网络化制造是21 世纪制造业的主要生产模式,网络化设计制造系统是一种由多种、异构、分布式的制造资源, 以一定互联方式, 利用计算机网络组成的、开放式的、多平台的、相互协作的、能及时灵活地响应市场需求变化的系统。其特点是在组织上的动态联盟, 其目标是将现有的各种在地理位置上或逻辑上分布的制造系统连接到计算机网络中, 以提高各单位间的信息交流与合作能力, 进而实现各种资源的共享, 快速地设计和制造产品, 响应市场的需要。它是21世纪制造企业缩短产品开发周期、改善产品质量、降低产品成本, 增强企业的竞争能力的主要技术措施[ 1 - 3 ]。数控机床与计算机通信是实现制造设备集成控制和管理的基础和必要条件, 也是实现网络化制造的关键之一。随着数控技术使用的不断深入, 计算机技术、网络技术的不断发展, 企业数控机床的数量越来越多, 而传统的单机管理模式因技术手段落后、生产效率低、管理与维护费用高昂等弊端已不能适应企业发展的需要, 采用网络技术来管理数控机床也就成为必然[ 4 ]。数控机床网络DNC技术在我国经过二十多年的发展, 也经历了从纸带到单机, 再到简单网络,最后发展成为高级网络的艰难历程。纸带方式已经基本完全抛弃; 在机床数量较少时, 有些用户还在使用单机通讯模式; 当机床数量发展到一定数量时, 机床用户一般都采用了网络DNC的方式[ 5 ]。我国数控机床的网络DNC目前主要存在着两种结构: 一种是采用单台计算机对应单台机床的方式, 这些计算机再通过局域网联结; 另一种是采用单台计算机对应多台机床的方式, 其中大部分是基于RS2232串口通讯或基于国外的通讯软件产品[ 6 - 10 ] , 也有部分基于TCP / IP的国产软件[ 11 - 13 ]。但是, 随着市场经济和企业信息化的发展, 企业使用了多种信息管理系统, 如ERP、PDM、MES、CAD /CAPP /CAM 等, 各种系统之间还必须考虑信息共享, 以避免信息化孤岛, 因此, 使用集成式DNC技术对数控设备群进行管理势在必行。本文在分析数控机床联网及远程管理的需求基础上, 提出一种基于TCP / IP的、能够与企业其它信息管理系统实现无缝集成的数控机床联网及远程管理系统方案, 并详细介绍了该系统的实现技术及应用实例。1 数控机床远程管理系统结构111 系统需求分析目前, 在实施网络化制造的进程中, 越来越多的企业逐步实施了企业信息化工程, 单机作业的数控机床成为制约企业快速响应市场的瓶颈, 为了更好地满足生产发展的需求, 迫切需要将企业的数控机床进行联网改造, 实现信息系统对数控机床的远程管理以及车间生产任务的实时调度。数控机床远程管理系统的设计需要满足以下要求:(1) 开放性。随着新技术的发展, 系统应具有可扩展性和可裁剪性, 易于增加和更新系统的功能,系统的配置应具有良好的通用性、兼容性、可移植性和互操作性。(2) 灵活性。系统支持多操作系统(Windows98 /NT 410 /2000) , 应适应控制器类型、设备数量、任务
摘要:介绍了普通车床的数控改造条件,同时介绍了对CA6140车床的主传动系统和进给传动系统进行了数控化改造 的过程。改造后的数控车床的加工能力、自动化水平和加工精度明显提高。同时介绍了该车床机电联动调试的经验。 关键词:普通车床;数控改造 中图分类号: TG659 文献标识码: B 文章编号: 1001-3881 (2006) 4-208-2 企业要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展,它必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本,制造出合乎市场需要的、性能合适的产品,而产品质量的优劣,制造周期的快慢,生产成本的高低,又往往受工厂现有加工设备的直接影响。目前,采用先进的数控机床,已成为我国制造技术发展的总趋势。购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径,而改造旧机床、配备数控系统把普通机床改装成数控机床也是提高机床数控化率的一条有效途径。我校为适应现代化生产和教学,对CA6140车床进行了数控化改造。 1 机床数控化改造的条件 1·1 机床基础件有足够的刚性 数控机床属于高精度机床,工件移动或刀具移动的位置精度要求很高,必须在0·001~0·01mm之间,高的定位精度和运动精度要求原有机床基础件具有很高的静刚度和动刚度。本次用于改造的CA6140车床自购进后一直保养良好,机床基础件刚性满足要求。 1·2 机床数控改装的总费用合适,经济性好 机床数控改装分两部分进行:一是维修机械部分。更换或修理磨损零件,调试大型基础零件,增加新的功能装置,提高机床的精度和性能,另一方面是舍弃原有的一部分进给系统,用新的数控系统和相应的装置来替代。改造总费用由机械维修和增加的数控系统两部分组成。若机床的数控改造的总费用仅为同类型车床价格的50% ~60%时,该机床数控改造在经济上适宜。经过考查,若购买同样配置的车床约需10万元,而我校机床数控改造的总费用为5·1万元,仅占51%,因此该机床数控改造在经济上是合适的。 2 系统配置及主要技术规格 该系统由SIEMENS 802S系统、接口电路、驱动线路及步进电机等组成,另外还配有自动转塔刀架、主轴变频调速器及主轴编码器等,系统属开环控制系统。其主要技术性能和参数如下: (1)系统控制部分。采用SIEMENS 802S系统,键盘和显示部分装在面板上。 (2)系统软件具有若干指令。其中加工指令有 直线、斜线、螺纹、锥螺纹和圆弧等5条指令。可实现车削外圆、端面、台阶、割槽、锥度、倒角、螺纹、顺圆弧和逆圆弧等操作。控制指令有结束循环、暂停、延时、延时换刀、编码换刀、通讯等,与加工指令配合,可加工出各种较复杂的零件。 (3)系统环境工作条件。温度-10~+40℃;湿度为40% ~80%。 (4)输入电网电压。交流(220±22)V;频率为50Hz;电流为1·5A。 (5)步进电机。BYG550C-2型电机两台,驱动电压为110V;相电流为2·5A;步距角为0·36°/步;静力距为12N·m。 3 主传动的数控化改造 机床主传动的作用是把电机的转速和转矩通过一定途径传给主轴,使工件以不同的速度运动,主传动性能的好坏,直接影响零件的加工质量和生产效率。考虑到改造的经济性,可乘用机床原有的普通三相异步交流电动机拖动。考虑到加工过程中当电网电压和切削力矩发生变化时,电机的转速也会随之波动,直接影响加工零件的表面粗糙度。因此为提高加工精度,实现主轴自动无级变速,在主轴上增加了交流异步电动机变频调速系统,从而不需进行机械换档。针对机床要求具有螺蚊切削功能,在主轴部位安装主轴脉冲发生器,如图1所示。为保证脉冲发生器与主轴等速旋转,即主轴转一周,主轴脉冲发生器也 图1 主轴脉冲发生器安装示意图转一周,主轴脉冲发生器的安装方式很重要。改装时,主轴传动必须经过原有CA6140车床主轴箱中58/58和33/33两级齿轮(实现1∶1)传递到原有CA6140车床的挂轮轴X,拆除挂轮留出空间,安装脉冲发生器,并用法兰盘固定。 4 进给传动的数控化改造 进给传动的作用是接受数控系统的指令,驱动刀具作精确定位或按规定的轨迹作相对运动,加工出符合要求的零件,对进给传动的要求是高精度、高速度。改造中我们采用步进电机驱动系统实现开环控 图2 进给传动系统制,这样结构简单,安装调试和维修都非常方便。 4·1 进给传动链 图2为普通车床改造后的进给传动链,刀具纵向(Z轴)移动由步进电机,经接口箱内一对减速齿轮,转动纵向移动的丝杆而实现。刀具的径向(X轴)移动由步进电机,经接口箱内一对减速齿轮,转动横向移动丝杆而实现,该传动链与原机床的传动链相比,摆脱了结构复杂的进给箱和拖板箱。 4·2 接口箱内减速齿轮的齿数比 该车床要求的控制精度为: Z向0·005mm, X向为0·0025mm,即当执行一个脉冲指令时,工件的长度和直径均变化0·005mm。BYG550C-2型步进电机的步距角为0·36°,每周步距数为360/0·36=1000(步/周), X向丝杠螺距为4mm,脉冲当量为0·0025mm,Z向丝杠螺距为6mm,脉冲当量0·005mm。按公式 主动轮齿数 从动轮齿数=步/周×脉冲当量丝杠螺距则X向:Z主/Z从=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z从=1000×5/6000=5/6 4·2 接口箱内减速齿轮的齿数比 该车床要求的控制精度为: Z向0·005mm, X向为0·0025mm,即当执行一个脉冲指令时,工件的长度和直径均变化0·005mm。BYG550C-2型步进电机的步距角为0·36°,每周步距数为360/0·36=1000(步/周), X向丝杠螺距为4mm,脉冲当量为0·0025mm,Z向丝杠螺距为6mm,脉冲当量0·005mm。按公式 主动轮齿数 从动轮齿数=步/周×脉冲当量丝杠螺距则X向:Z主/Z从=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z从=1000×5/6000=5/6 4·3 传动滚珠丝杠副 数控机床要求进给部分移动元件灵敏度高、精度高、反应快、无爬行,采用滚珠丝杠副可以满足上述要求。在结构中,用普通滚珠丝杠副实现将旋转运动变换为直线运动。滚珠丝杠螺母副安装时需预紧,通过预紧可消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙,提高传动刚度。预紧的方法是采用双螺母齿差调隙式结构(图3)。通过改变两个螺母的轴向相对位置,使每个螺母中滚珠分别接触丝杠滚道的左右两侧来实现的。 图3 双螺母齿差调隙式结构 一般需要几次调整才能保证机床在最大轴向载荷下,既消除间隙,又能灵活运转。 4·4 刀架 根据需要,拆除原方刀架,安装620型四方刀架(图4)。该刀架由120W的三相交流异步电机正转驱动,使刀架正转选刀,到预定刀位时,电机则反转,使刀架夹紧。换刀方式有手控和机控两种。机控时当零件在加工过程中需要换刀时,数控系统发出预先编制好的换刀控制指令,控制器接到换刀指令时,立即驱动刀架回转。手控时,按动面板上的按钮,刀架能转一个刀位(90°),也可连续按动按钮,直至任一刀位。 5 机电联动调试 5·1 机械调试 丝杠上,侧母线和横、纵导轨的平行度误差控制在0·01mm/全长之内;转动丝杠,丝杠轴向窜动在0·01mm之内;丝杠螺母同轴度误差控制在0·01mm之内。 5·2 机电联动调试 (1)单坐标点动,主要调试其有无动作,运动方向是否符合要求,机械传动是否正常,有无不正常响声等。 1·上刀体 2·活动销 3·反靠盘 4·定轴 5·蜗轮 6·下刀体 7·螺杆 8·离合器盘 9·霍尔元件 10·磁钢 图4 四方刀架结构图 (2)点动合格后,做连续运动。反复多次,若出现故障或异常,排除后方可继续进行。 (3)先试Z坐标方向,后试X坐标方向,这是因为Z坐标方向调试方便。 (4)测量两坐标重复定位精度。在Z向坐标做连续移动时,若发现与丝杠相联的齿 额定转速: 2000r/min 额定输出功率: 2kW 编码器:绝对位置检测方式,分辨率1000000p/r 轴端形式:锥轴伺服放大器采用与电机配套的SJV2系列20型,其驱动能力为2kW。对于2kW电机,也可采用SJV2系列的10型放大器,但此时的输出扭矩要比20型减少1/3,不利于大功率切削。I/O设备选用型号为HR341的基本I/O单元,主要用于机床操作面板及与机床间的输入输出控制。另外附加一个远程I/ODX110,主要用于教学功能的“故障模拟设置”的输入输出。伺服及I/O单元连接原理图如图2所示。 图2 电气连接原理图 2·2·2 主轴控制 主轴电机采用交流变频控制电机,由变频器进行控制,转速范围60~6000r/min。模拟量由基本I/O单元的A0端口输出0~10V的直流电压,变频器根据输入的电压变化而输出相应的转速。由于模拟主轴电机没有编码器,因此在发出转速命令后,系统无法检测到主轴的是否运行。为解决这一问题,我们利用变频器上的功能端子,将其通过参数设置成“到达指令频率闭合”状态,并通过PLC检测此信号,从而实现对电机的运转进行监控。 2·3 教学功能的附加 本机改造后除保证加工功能和精度外,还要满足一定的教学功能。所谓的教学功能主要是针对学习数 控系统调试及维修人员而设立的附加功能。该功能通过参数设置及调整PLC程序人为地设置故障,让学生通过故障现象先判断故障种类,再分析故障产生的原因,直至排除故障。通过这种实训,学生可全面学习工业现场可能出现的故障现象,掌握故障排除方法,提高学生解决现场问题的综合能力。 3 结束语 我国现有机床中,近几年急需技术改造的约占25%,这将蕴藏着无限商机。机床改造主要是采用数控和计算机控制技术,我国数控机床发展和机床数控化改造应紧跟世界潮流,发展多轴联动数控系统,开发高速、高精度、高效加工中心等关键技术,向智能化方向发展