基于ARM控制的全自动单纱强力仪设计

摘要

单纱强力仪是测试纱线、纤维长丝等纺织材料拉伸性能技术指标的仪器，主要用于测定棉、毛、麻、化学短纤维的纯纺或混纺纱线（股线）的断裂强力、断裂伸长及断裂功。由于单根纱线的拉伸强度及其不均匀不仅影响纺织产品的质量和风格，也影响纺织后加工工艺和生产效率，因此在纺织产品生产过程前对成品纱线提出更高要求的检测。国内传统的单纱强力仪测试精度低、存储数据少、人机交互差，无法满足目前检测的要求；进口的单纱强力仪价格高，许多急需提高自身产品质量的中小企业无力购买。为满足市场需求，本课题研制了一种基于STM32控制的新型全自动单纱强力仪。
　　 课题研制的单纱测试仪器实现纱线力值和伸长率的测量，课题内容主要包括系统硬件、软件的设计与调试及整机的测试。硬件系统由控制电路、力值采集电路、动作输出电路和反馈输入电路组成。控制电路以STM32单片机为核心，对外围器件进行控制，采用可靠、高效的CAN通讯实现与上位机数据交互；力值采集电路采用高精度的张力传感器，实现对纱线力值信号的采集与模数转换；动作输出电路采用驱动板、电磁阀、交流电机、步进电机及驱动器，完成设定的换管、喂纱和强力测试等动作；反馈输入电路采用转接板、霍尔传感器、编码器，当器件运行到指定位置时会发出信号。软件系统基于μC/OS操作系统，实现换管动作、喂纱动作和强力测试等功能。硬件系统与软件系统各个模块设计完成后需要对其做相应地测试并不断调试直至满足设计要求。最后对系统进行整机测试，通过对标准纱样的测试，得到断裂强力和断裂伸长率，并与标准测纱样机的测试结果进行比较。
　　 系统的测试结果表明，该设备具有测试精度高、成本低等优点，可应用于纺织生产领域。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 全自动单纱强力仪的发展与现状

1.2 本课题的意义

1.3 课题研究的工作内容

第二章 全自动单纱强力仪系统总体设计

2.1 系统的设计指标

2.2 系统的设计方案

2.3 系统总体结构

第三章 硬件系统设计与实现

3.1 硬件组成

3.2 控制电路

3.2.1 ARM处理器模块

3.2.2 AD转换模块

3.2.3 CAN模块

3.2.4 RS232接口模块

3.2.5 数据存储模块

3.2.6 IO口驱动模块

3.2.7 电源模块

3.3 力值采集电路

3.3.1 张力传感器

3.3.2 信号放大板

3.4 动作输出电路

3.4.1 驱动板

3.4.2 电磁阀

3.4.3 交流电机

3.4.4 步进电机及驱动器

3.5 反馈输入电路

3.5.1 转接板

3.5.2 霍尔传感器

3.5.3 编码器

3.6 保护电路设计

3.6.1 掉电保护电路

3.6.2 电机保护电路

第四章 软件系统设计与实现

4.1 软件平台概述

4.1.1 编译软件

4.1.2 uC/OS

4.2 系统软件控制模块的设计

4.2.1 系统初始化

4.2.2 数据初始化

4.2.3 换管动作

4.2.4 喂纱动作

4.2.5 强力测试

4.3 上位机控制流程

4.4 数据处理

4.4.1 断裂强力

4.4.2 断裂伸长率

4.4.3 断裂功

4.4.4 平均值与变异系数

第五章 系统测试

5.1 硬件测试

5.1.1 主控板测试

5.1.2 放大板测试

5.2 软件测试

5.3 整机测试

第六章 总结和展望

6.1 本论文的主要工作

6.2 今后的工作和展望

参考文献

附录1 总接线图

附录2 主控板原理图

附录3 放大板原理图

附录4 驱动板原理图

附录5 转接板原理图

附录6 主控测试原理图

附录7 放大板测试原理图

致谢