钢管圆周截面自动测量系统的研究

摘要

本论文通过阐述国内钢管行业在制造环节中产生的问题论证了钢管圆周截面自动测量系统存在的意义,对国内外的现状进行了分析。根据《天然气输送管道用钢管通用技术条件》的要求确定自动测量系统的设计要求。
　　 首先,对系统总体方案进行了简述,对设计条件、设计参数和技术参数做出了明确规定。分析了四种圆度误差的评定方法,即最小二乘圆法、最小外接圆法、最大内接圆法和最小区域法,并对所选定的最小二乘圆法进行了算法推导。
　　 之后,介绍了现代光电检测技术,分别分析了直射式与斜射式激光三角法,同时对PSD和CCD这两种工作原理的激光传感器进行了比较。结合再现性、线性度等测量参数阐述了选用KEYENCE公司的LK-G400激光位移传感器的依据。
　　 然后,以S7-315 PLC作为控制系统并进行相应组态;以研华工控机作为上位机;以SINAMICS S120变频器作为伺服驱动系统并对配置软件Starter的定位功能进行了图解。
　　 最后,为确定数据高速采集传输的可行性,本论文对PLC的时间周期进行了详细描述,通过对系统数据传输过程中时间周期的计算,决定淘汰模拟量信号输入模块采集信号的方案而采用串口通信模块CP341直接接收数字量信号实现数据传输。通过VB编程实现最小二乘圆算法并引用一组实验数据验证程序运行的可靠性。此外,对系统误差也进行了一定的分析。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1.课题来源与国内外发展现状

1.1.1.课题来源

1.1.2.国内外发展现状

1.2.课题研究目标、研究内容及科学意义

1.2.1.研究目标

1.2.2.研究内容

1.2.3.科学意义

第2章 系统总体设计方案

2.1.系统总述

2.1.1.系统方案总述

2.1.2.技术规范

2.2.设计条件、设计要求与设计思想

2.2.1.设计条件

2.2.2.设计要求

2.2.3.设计思想

2.3.技术参数

2.4.系统组成框架

2.4.1.系统框架图

2.4.2.系统总图

2.5.测量原理与算法

2.5.1.测量要求规范

2.5.2.测量原理

2.5.3.圆度误差的评定方法

2.5.4.最小二乘圆算法

第3章 光电检测技术

3.1.激光三角法概述

3.1.1.直射式

3.1.2.斜射式

3.2.光电探测器的选择

3.2.1.PSD和CCD的比较

3.2.2.PSD、CCD在测量中应用的不同

3.3.传感器的选型

3.3.1.参数说明

3.3.2.选型理由

第4章 系统硬件设计

4.1.PLC

4.1.1.PLC的发展历程

4.1.2.S7-300简介

4.1.3.PLC组态

4.2.上位机

4.2.1.上位机概述

4.2.2.研华工控机简介

4.3.伺服驱动系统

4.3.1.SINAMICS S120

4.3.2.伺服电机

4.3.3.伺服系统基本定位

4.3.4.S120在PLC程序中的设定

第5章 数据采集方案比较、误差分析与最小二乘圆算法编程

5.1.数据传输方案

5.1.1.时间周期的概念

5.1.2.时间周期的计算过程

5.1.3.经计算后确认淘汰的方案

5.2.误差分析

5.2.1.系统误差来源

5.2.2.误差计算,

5.3.最小二乘圆算法编程

5.3.1.VB概述

5.3.2.程序说明

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢