智能平衡车毕业论文

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汽车系毕业论文|现代电子技术在汽车零部件检测中的应用 作者：佚名 2007-10-23 12:57:29 摘要：通过对现代电子技术在汽车零部件检测领域的应用的具体阐述和总结，进一步提高检测技术水平。关键词：现代电子技术检测显示智能化力的测量形位公差中国一汽的汽车生产，经历了五十个春秋，在这五十年的历程中，经受了由卡车到轿车；由单一产品到多元化产品；由手工制作到年产一百万辆的历练，发生了重大的转变。而汽车示产品是否合格。这种检测手段工人师傅们使用方便，操作简单，能大大地提高工作效率。对多个品种产品的检测项目可以通过一台检测仪来实现，给使用者带来极大方便。 3 形位公差的测量 在形位公差的测量上，也取得了较为满意的效果。主要是测跳动和测平面度两个方面。测跳动——轮辋与轮辐总成跳动电检测量仪；测平面度——后盖－变速器/中间轴－变速器/侧盖－倒档孔平面度数显检测仪、从动锥齿轮平面度电子数显检测仪。 为一汽热处理厂设计的多品种从动锥齿轮平面度的电子数显检测仪（见下图），实现了多种产品多工序平面度的精确测量，测量半自动化,降低劳动强度,提高检测效率,使检验工装智能化、先进化。热处理检测从动锥齿轮平面度采用两种方式： ①采用滑尺法，需重复测量很多次；②采用塞尺法，塞周边。两种方法由于都重复测量，效率低，不能满足生产节拍需求。另外，现场采用喷丸的工艺去应力，粉尘较多，经常附着在工件表面；其中一道工序检验时，制件刚淬火完毕，制件表面挂满淬火油，而且，温度很高，如果等温度冷却后，油又会粘在工件表面。由于这些恶劣的环境因素，对检测过程的要求，也将更加严格。经过研讨，确立了机电结合的设计方案。 在设计中，机械部分采用目前检测方面新研发的结构和技术，如：检测仪采用了回转运动、重力平衡、多产品快换等机构；增加了防尘、防油、隔热等功能：将运动部件安装在封闭的箱体内，减少粉尘的影响；设计了特殊的雨伞式结构，防止油的渗漏，添加了排油槽；设计了灵活的传递杠杆，避免了高温对传感器的影响。电气方面应用了传感器技术和单片机技术，采用12 个传感器，实现了数据重复采集、运算，保证了测量结果的正确性，自动打印测量结果，满足生产节拍要求，提高生产效率。这种检测手段工人师傅们使用方便，操作简单，能大大地提高工作效率。对多个品种产品的检测项目可以通过一台检测仪来实现，给使用者带来极大方便。4 轴/孔尺寸的高精度测量 专门用于测量高精度汽车零部件轴径和孔径的数显便携式电子卡规和电子塞规。它的液晶数显表头采用3 位半数字显示，数字读取精度在，实际重复测量精度在，完全可以适应生产现场的最高测量要求。电子卡规和电子塞规在实际测量前，需用标定实际值的校准件进行比较校准。汽车零部件轴径和孔径的测量现状及测量，现在在现场普遍采用的轴径和孔径的测量方法有这样几种：卡规、塞规测量，这种测量方法应用最广，时间最长；各类气动测量，应用比较普遍，尤其是水柱式量仪是我们公司李学授发明的，一段时间以来，在高精度轴径和孔径的测量中起到了很重要的作用；电子柱量仪测量轴径是20 世纪90 年代初发展起来的一种测量方法，由于引入了电子信号测量的量化才真正开始；气转电的测量则把气与电的优势充分结合起来，是新型测量技术应用的具体体现。 卡规、塞规测量的最大优点是使用方便，对生产现场没有任何要求，单件成本确实很低，但对于高精度轴径和孔径，磨损也很快。它的最大缺点是对于高精度轴径和孔径测量的可信度太差，在国外，高精度轴径和孔径早已不采用这种测量方式。 浮标量仪和水柱式量仪的测量精度可以满足现场实际需要，但也只能作为产品判定合格与否的一种测量手段，而且，量仪调整困难，易受气源干扰，对现场条件要求较高。 电子柱测量的最大优点是提供了可以量化的刻度，根据放大倍率的不同，每一个刻度所代表的精度指标不同，它的最大缺点是需要使用电源，而且由于使用笔式传感器，调整困难，机械结构受限制。它的典型应用是发动机活塞裙部分组，效果不错。

数控车床智能控制系统的研究 摘要:针对目前现有数控车削加工过程中加工、测量、编程相互分离,导致生产效率低,智能化和自动化程度不高以 及对机床操作人员要求较高的现状和不足,对数控车床智能控制系统的研究进行了综述。 关键词:车床数控系统;在线测量; DSP;自动编程 0 引言 从20世纪80年代末以来,国内开始充分利用计 算机的软件资源来提高数控系统的性能。先后借助于 MS-DOS和W indows操作系统平台来开发基于个人计 算机(PC)的新一代数控系统[1]。 一般系统采用当前先进的PC+NC开放式体系结 构,选用高速DSP作为CPU来完成实时性的NC内 核任务,实现电机实时控制以及在线检测,而由PC 机来完成非实时性的任务,诸如编程模块中的图形信 息提取,通过USB串行通信实现上、下位机信息的 交互[2]。 1 数控车床智能控制系统结构 1·1 数控车床智能控制系统总体体系结构 富的资源和强大的运算能力和下位机DSP实时性强 的特点[3],整套系统功能配置合理,性价比高。系统 功能结构如图1所示。 1·2 系统工作流程 详细的系统工作流程如图2所示。 2 测量系统 通过引入测量系统,提高了数控车床的精度、生 产效率和自动化程度,同时基于测量的加工路径规划 功能使得数控车床的加工操作更加简便,使数控车床 具有了智能性。 2·1 测量的实现 测量实现的物理基础:工件为不透明物体,当有 光发射、接收元件组成的测量装置扫过其轮廓时,显 然在工件轮廓外光不被遮挡,接收元件可收到光;在 工件轮廓内光将被挡住,接收元件接收不到光,因 此,工件的轮廓位置可以由光的有无变化,进而由传 感器转化为电压的高低变化,来探测确定。如图3所 示。 2·2 测量方法 测量要完成的任务是要确定工件坐标系的原点位 置以及工件轮廓尺寸信息,并根据尺寸信息分析出刀 具参数信息,实现刀具补偿值的自动修正。 测量步骤如下: (1)数控机床启动后刀架先回机床零点,并通 过换刀命令使测量装置处于工作位置,即测量装置面 向待加工件。 (2)确定工件坐标系原点在机床坐标系中的位 置。 (3)工件尺寸的测定,可以确定任何位置处工 件的轮廓尺寸信息。 (4)测量结束后,刀架返回换刀点,通过换刀 命令使刀架转位,使下一工序使用的刀具处在工作位 置处,然后进行正常切削加工即可。 3 上位机(PC)功能的设计与实现 3·1 国内外研究现状 自动编程系统一般分为对话式数控语言编程系统 和图形交互自动编程系统。国际上流传最广、影响最 深的数控编程语言是APT语言,但随着计算机图形 编程和CAM软件的发展, APT语言已逐渐被淘汰。 随着计算机技术的迅速发展,计算机图形处理能 力有了很大增强,一种新的编程技术——— “图形交 互自动编程”便应运而生。图形交互自动编程系统 以机械计算机辅助设计(CAD)软件为基础,利用 CAD软件的图形编辑功能将零件的几何图形绘制到 计算机上,形成零件的图形文件,然后调用数控编程 模块,采用人机交互的方式在计算机屏幕上指定被加 工的部位,再输入相应的加工参数,计算机便可进行 必要的数学处理并编制数控加工程序,同时在计算机 屏幕上显示刀具的加工轨迹。这种编程方法具有速度 快、精度高、直观性好、使用简便、便于检查等优 点,现已成为目前国内外先进的CAD/CAM (计算机 辅助制造)软件所普遍采用的数控编程方法。 国外的图形自动编程系统起步较早,且发展迅 速,有些产品已经获得了较广泛的应用。如美国 AUTO-CODEMECHANICAL公司的AUTO-CODE图形 自动编程系统,德国OPEN MIND公司的hyperMILL 数控机床(加工中心)图形自动加工系统,英国 Pathtrce公司的EdgeCAM forMDT数控自动编程系统 和美国的MERRYMECHANICAL公司的SPM-81TM钣 金CAD/CAPPICAM系统等。以上系统大都采用美国 Autodesk公司的AutoCAD或MDT (Mechanical Desk- top)作为开发平台和造型工具进行开发。 国内的图形自动编程软件的开发起步较晚,但近 几年发展较快。通用系统有北京华正公司的CAXA制 造工程师系列软件191,北京清华京渝天河公司的 PCAutoCAM系统等;另外大多数为专用数控编程系 统,如北京市机电研究所的VMC-750主轴箱体自动 编程系统,重庆ONLYSOFT的线切割自动编程系统 等。 图形自动编程系统是高效的数控编程手段,是数 控系统向集成化、智能化发展的必要环节,是当今数 控编程技术发展的主要潮流之一,是CAD/CAM研究 的重要领域。国外自动编程软件价格非常昂贵,国内 许多中小企业仍然采用繁琐、复杂、效率低的手工编 程。为此,在PC机上研究并开发数控车床自动编程 系统,能够实现CAD/CAM的集成。使系统具有读取 DXF文件、自动生成NC代码、二维仿真等功 能[4-5]。建立切削参数数据库,使自动编程系统可以 得到合理优化的切削用量,实现了整个系统信息集 成。 3·2 系统的总体框架结构与工艺流程 系统框架结构如图4所示,它主要包括AutoCAD 图形生成、提取图形数据信息、工艺干预、NC代码 生成、动态校验和数控加工程序输出6个功能模块。 机,主轴电机、刀架电机以及机床操作面板和机床 上开关I/O等。此外,还有测量接口电路。考虑到系 统可控制伺服的要求,控制接口要求有D/A输出和 脉冲串输出,同时有接受正交编码器的QEPI接口。 系统通过USB接口与PC机实现通讯,通过PC的丰 富功能实现系统的自动工艺规划、自动编程以及友好 的操作界面[6]。完成系统从CAD图形———工艺规 划———刀轨规划———编程后处理———数控加工的完整 过程。 4·1 硬件结构框图(图5) 4·2 软件实现 如图6所示,系统功能模块分为串行通讯、预处 理、加减速、轨迹插补、伺服输出、刀具补偿等分功 能模块,并通过加工信息缓冲区、轨迹缓冲区、插补 缓冲区交换信息,顺序进行最终驱动电机运行。 5 结束语 通过对数控车床智能控制系统的研究进行综述, 得到以下结论: (1)采用PC+DSP运动控制卡开放式体系结构, 面向用户的上位机(PC)界面友好,功能强大[7]。 用于电机控制的下位机(NC)采用DSP,实时性强。 上下位机采用USB串行通信。系统具有开放性、可 扩展性和模块化的特点。 (2)现有的数控系统和测量系统功能是相互分 离的,而且其仅用于工件定位、尺寸测量等固定 能,没有实现和数控系统的有机结合。本文提出一种 新型基于在线测量的数控系统,可以将测量信息直接 反馈到控制系统,由其实现刀具加工路径的智能规 划,减少机床操作人员对加工过程的干预。 (3)该系统的基于在线测量的车削加工路径智能 规划及自动编程功能,将极大简化数控车床操作,减 轻数控车床操作工人的劳动强度,提高设备生产率。 (4)该控制系统方案既可用于改造传统普通车 床,也可与新一代的经济型数控车床配套使用,符合 我国当前国情,能给制造企业带来可观的经济效益, 具有十分广阔的应用前景和市场价值。 参考文献 【1】毛军红,李黎川,吴序堂·机床数控软件化结构体系 [J]·机械工程学报, 2000, 36 (7): 48-51· 【2】Tao Cheng, Jie Zhang, et al·IntelligentMachine Tools in a Distributed Network Manufacturing Mode Environment [J]·The International JournalofAdvancedManufacturing Technology, 2001, 17: 221-232· 【3】J·Zuo, Y·P·Chen, et al·Building Open CNC Systems with Software IC Chips Based on Software Reuse [ J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2000, 16: 643-648· 【4】Mark·T·Hoske·New CNC Controller is‘Fully Open’ ControlEngineering, 1996, 43 (15): 69-70· 【5】R·E·Chalmer·Open-architecture CNC Continues Advan- cing [J]·Manufacturing Engineering, 2001, 126 (7): 48-52· 【6】王太勇,等·分布式智能协作体系结构构建集成化开 放结构数控系统的研究[J]·机械科学与技术, 2004 (12)· 【7】Y·Altintas·ModularCNC Design for IntelligentMachine Tools [J]·Annals of the CIRP, 1994, 43 (1)·

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