防火电缆纵包焊接测控系统的研制

摘要

随着人类物质生活水平的提高及其人类科技的发展,对电的需求量也越来越大,因而有效避免电火灾变得日益重要。采用矿物绝缘防火电缆防止电火灾是有效、方便的方法之一。然而目前国内生产矿物绝缘防火电缆的纵包焊接工艺并不成熟,有很多地方需要完善,针对这一问题,本文设计了一套焊接测控系统,该系统通过二个线阵CCD实现对电缆位置的二维测量,根据测量结果调整焊枪,使其工作在合适位置,进而完成电缆的高质量焊接。本课题的主要工作有： 1)在分析目前矿物绝缘电缆在防火中应用的基础上,讨论了电缆制造工艺的发展情况,针对工艺焊接工序不完善提出了采用焊接测控系统的设计； 2)用两个线阵CCD实现了二维非接触式测量,来实现电缆位置的二维测量和焊枪的二维定位。设计了包括由光学系统、CCD传感器、信号调理电路和单片机数据处理电路等部分组成的CCD非接触式测量系统； 3)采用双单片机工作方式使信号采集和电机控制同时进行,一个单片机系统实现对电缆位置的采集信号进行处理,计算出电缆相对焊枪位置的偏移量；另一个单片系统对电机运行状态实行监控,控制电机对二维工作台进行驱动,来调节焊枪的位置； 4)规划了一个二维工作台,并选用配套电机,设计相关电机控制电路和软件系统,以满足调节动作的实现。 最后对系统的相关部分进行了调试试验,作了相关标定。本系统经过试验,基本能满足使用要求。

目录

文摘

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声明

1绪论

1.1引言

1.2矿物绝缘电缆生产工艺的现状

1.2.1预制氧化镁瓷柱法

1.2.2氧化镁粉灌装法

1.2.3氩弧焊连续焊接法

1.3项目的任务及目标

2项目方案

2.1 CCD及其信号采集部分

2.2单片机处理部分

2.3调节机构部分

2.4电机及电机测控驱动部分

2.5本章小结

3光学系统设计

3.1光学系统方案

3.1.1柯拉照明

3.1.2物方远心光路

3.2 CCD器件的光电参数和视场参数

3.3光学系统参数的设计

3.3.1成像系统光路计算

3.3.2照明系统设计

3.3.3光源选取

3.4本章小结

4机械部分设计

4.1丝杆副系统设计

4.1.1丝杠副的选型

4.1.2滚珠丝杠副的选型及校核设计

4.2导轨副系统设计

4.2.1导轨副的选型

4.2.2滚动直线导轨的选型计算

4.3轴承系统设计

4.4本章小结

5电路与软件设计

5.1电路系统方案

5.2信号采集部分的设计

5.2.1传感器的选择

5.2.2 CCD驱动电路的设计

5.2.3信号调理电路

5.3电机测控系统

5.3.1电机的选用

5.3.2电机控制系统设计

5.4单片机处理系统

5.4.1数据处理电路设计

5.4.2电机测控部分

5.5软件方案

5.6信号采集部分软件

5.6.1数据采集

5.6.2数据处理

5.7电机测控系统软件

5.7.1数据处理

5.7.2电机速度控制

5.8本章小结

6实验设计与误差分析

6.1实验设计

6.1.1测量系统调试实验

6.1.2电机测控部分试验

6.1.3工作台的标定

6.2误差分析

6.2.1CCD器件对精度的影响

6.2.2光学系统对测量精度影响

6.2.3电路处理的误差

6.2.4标定误差

6.2.5外界环境误差

7总结与展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文