智能纱架机械手系统研制

摘要

近年来，随着市场对地毯需求量的变化，地毯织造企业的订单正朝着花色变化多，订单量小的趋势发展，对于传统的地毯织造企业来说，每一订单都需要有1～2天的时间停车，根据订单的用纱颜色，对后方的纱架进行更换纱线，对于花色复杂的图案，更换时间需要更久。为提高效率，必须付出大量的人工劳动力，随之也带了地毯的成本上涨。同时在织造过程中，由于换纱所造成的浪费也非常严重。在这种情况下，企业正面对着效率和成本之间的矛盾。
　　论文从国内外地毯企业的实际需求出发，开发研制了智能纱架机械手系统，通过使用机械手的方法，提高企业的效率，降低人工劳动成本，提高可靠性，解决企业所面临的矛盾。
　　智能纱架机械手系统采用基于CAN总线的分布式控制系统。系统通过上位机的统筹协调与下位机各节点智能控制相配合，保证其稳定运行。
　　论文对目前市场中主流的现场总线进行比较，确定CAN总线作为系统总线通信。根据基于CAN总线的分布式控制系统的一般结构，确定本系统中控制系统结构。系统采用PLC和运动控制卡相结合的方式，组成系统的控制层。将系统中任务进行向上抽象和向下细分，上位机对系统各部分的总体任务进行协调，下位机控制器对任务的具体实施进行控制。
　　通过对企业现有空间情况和系统功能要求分析，给出系统的各部分的机械设计方案，并针对系统中的续纱机械手进行了机械设计。
　　论文对系统中所使用的CAN总线转换板和同步板进行了电路设计，对系统的硬件接下进行了阐述。并根据硬件和功能要求，对续纱机械手中续纱任务进行动作分解，方便下位机控制器的具体编程。
　　最后，提出一种将多节点时序与人机交互界面编程分离的方法。并且以LabVIEW软件作为平台，对思想方法的具体实现方法进行了阐述。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的来源及背景

1．1．1 课题的来源

1．1．2 课题背景

1．2 研究目的和意义

1．3 现场总线概述及发展现状

1．3．1 现场总线技术的概念

1．3．2 现场总线技术的特点

1．3．3 现场总线在DCS中的应用

1．3．4 现场总线技术的发展现状

1．4 文章研究内容及结构安排

第二章 智能纱架机械手系统总体方案

2．1 系统总体设计

2．2 系统机械设计方案

2．2．1 纱架设计

2．2．2 绕线打团机设计

2．2．3 中转运输机设计

2．2．4 传送带设计

2．2．5 续纱机械手设计

2．3 系统硬件设计方案

2．3．1 CAN总线转换板设计方案

2．3．2 同步板设计方案

2．4 系统软件设计方案

2．4．1 上位机软件设计方案

2．4．2 动作运动程序设计方案

2．5 本章小结

第三章 续纱机械手机械设计

3．1 中转移动部分设计

3．2 纱线吸取部分设计

3．3 纱团抓取部分

3．4 空捻部分

3．5 机械手移动部分

3．6 本章小结

第四章 系统的硬件设计及下位机软件

4．1 LPC11C14简介

4．2 LPC11C14最小系统电路设计

4．2．1 电源电路的设计

4．2．2 时钟电路的设计

4．2．3 复位电路设计

4．2．4 外部储存扩展电路设计

4．3 LPC11C14通讯电路设计

4．3．1 RS-232接口电路

4．3．2 RS485接口电路

4．3．3 CAN总线接口电路

4．4 续纱机械手硬件接线

4．4．1 GALIL运动控制卡简介

4．4．2 DMC-B140-M接口定义

4．4．3 伺服电机驱动器接线

4．4．4 步进电机驱动器接线

4．5 续纱机械手动作分解

4．5．1 续纱机械手任务动作过程

4．5．2 续纱机械手板卡分配

4．5．3 续纱任务动作分解

4．6 本章小结

第五章 系统的上位机软件设计

5．1 LabVIEW简介

5．2 动作逻辑与界面分离的软件原理

5．3 软件实现方法

5．3．1 动作编辑

5．3．2 动作解释

5．3．3 动作执行

5．4 本章小结

结束语

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表和录用的论文