测控技术在自动换刀机构和声学多普勒测速设备中的应用研究

摘要

本文以测试控制技术为出发点，以自动换刀机构(ATC)性能测试与评价试验台数据采集系统和室内声学多普勒测速设备(常用的船用多普勒测速设备有声学多普勒计程仪，简称ADL)标定系统为研究对象，从总体方案设计、硬件设计和软件设计几个方面介绍了对测控系统的应用研究。 在介绍了弧面凸轮机构的理论后，通过分析ATC的工作原理确定了ATC性能测试与评价试验台数据采集系统的测试目标和测试参数，提出了数据采集方案，在此基础上完成了总体方案设计、硬件系统选型、系统电气原理图设计以及系统平台的搭建。 室内声学多普勒测速设备标定系统的设计包括测试和控制两个目标。控制的任务是实现对加载了声学测速设备的行走机构的运动控制。测试的主要任务是利用计算机数据采集技术对行走机构的位移信号进行采集，并加以处理，获得可信的参考速度，完成对声学设备的标定。 在明确室内声学多普勒测速设备标定系统的测控任务后，提出了系统的总体组成方案，即以PC机为核心搭建测试平台，以PLC为核心搭建控制平台，并利用OPC通信技术实现上位机对下位机的控制。 在总体方案的基础上，首先完成了电机控制系统和计算机测控系统的硬件系统设计，主要内容包括硬件选型、电气(路)原理图设计、系统抗干扰设计以及硬件接线等。然后完成了PLC程序设计和计算机软件系统设计。基于LabVIEW的计算机软件系统是室内声学测速设备标定系统的关键部分，本文着重介绍了该软件系统各功能模块的实现方法，在计算机硬件平台的基础上应用多线程、消息队列机制(事件结构)等编程方法以及数值微分方法，完成了各功能模块的设计。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1计算机测控技术简介

1.1.1计算机测控系统

1.1.2虚拟仪器技术概述

1.2室内声学多普勒测速设备标定系统

1.2.1声学多普勒测速技术

1.2.2课题来源及国内外研究现状

1.3自动换刀机构性能测试与评价试验台

1.3.1数控机床的自动换刀技术

1.3.2课题来源及研究现状

1.4课题研究内容

1.5本章小结

第二章系统总体方案的设计

2.1 ATC性能测试与评价试验台总体方案设计

2.1.1电机调速控制系统的总体方案设计

2.1.2计算机测试系统组成方案设计

2.2声学多普勒测速设备标定系统总体方案设计

2.2.1标定系统的设计目标的提出

2.2.2标定系统的技术指标

2.2.3标定系统的总体方案设计

2.3本章小结

第三章自动换刀机构性能测试与评价试验台计算机测试系统设计

3.1数据采集卡的模拟量采集功能

3.2系统硬件选型

3.2.1振动传感器的选型

3.2.3旋转编码器和微型光电开关的选型

3.2.4多功能数据采集卡的选型

3.3计算机数据采集系统电路原理图设计与系统布线

3.4本章小结

第四章室内声学多普勒测速设备标定系统硬件设计

4.1电机控制系统和计算机测控系统介绍

4.2电机控制系统硬件设计

4.2.1可编程逻辑控制器选型

4.2.2其它器件选型

4.2.3交流伺服电机的PLC控制

4.2.4电气控制柜的设计

4.2.5抗干扰设计

4.2.6电气原理图与硬件接线图

4.3计算机测控系统硬件设计

4.3.1计算机的选型

4.3.2位移传感器的选型

4.3.3数据采集卡的选型

4.3.4电路原理图设计和硬件接线

4.4本章小结

第五章室内声学多普勒测速设备标定系统软件设计

5.1 PLC系统的程序设计

5.1.1系统需要实现的任务

5.1.2总体流程设计

5.1.3行走机构梯形曲线运动的实现

5.1.4基于OPC的PLC与PC机的通讯实现

5.1.5人机界面的组态

5.2基于LabVIEW上位机软件系统设计

5.2.1LabVIEW简介

5.2.2软件系统总体设计方案

5.2.4硬件驱动和串口通信模块设计

5.2.5远程监控模块的设计

5.2.6数值微分方法的LabVIEW实现

5.3本章小结

总结

参考文献

攻读工学硕士学位期间所发表的学术论文

致 谢