基于LabVIEW的电子压力机测控系统研究

摘要

在零部件生产过程中，采用压力机进行装配是常用的手段。传统的机械、液压或气液增力式压装设备不能准确控制压装力和压装位移，已经无法满足汽车零部件、电子、家电等行业对高精度装配的需求。电子压力机在这种前景下应运而生。目前，精密压装企业使用的电子压力机系统，更偏向采用交流伺服电机作为动力源，配合丝杠精密传动，实现产品压装，不但能产生准确的压装位移和压装力，还可以实现压装过程的在线监测与评估，极大提高产品的合格率。　　本课题通过对电子压力机国内外发展现状的分析，结合工业生产实际需求，提出了一种基于LabVIEW的电子压力机测控系统研究方案，论文的主要研究内容如下：　　首先，提出了“PC机（开发语言）+数据采集卡+PLC+伺服系统”的闭环实时在线检测的控制系统总体方案。　　其次，根据机械结构设计的基本要求，对压力机重要零部件进行设计与分析；对滚珠丝杠进行了分析与选择，建立了丝杠传动数学模型；设计带有行星轮结构的带轮进行优化创新；采用Pro/E对压力机压头进行三维实体建模，导入ANSYS中对其进行有限元分析，验证了机械方案的可行性，给出了压头受力数学模型。　　然后，对压力机电控系统进行了设计与研究，对PLC、伺服驱动器、伺服电机以及数据采集卡等进行了分析对比，确定了使用型号，进行了伺服系统、数据采集卡、PLC的CPU部分和I/O部分的电气原理图设计；给出了硬件系统配置表并进行了抗干扰分析。　　接下来，以虚拟仪器LabVIEW作为上位机软件平台，提出了基于LabVIEW的控制策略创新，建立了伺服系统数学模型，完成了对系统的仿真研究；进行了测试界面设计、数据通信与采集处理设计、测控系统控制程序设计和下位机部分的程序编写与参数设置。　　最后，本文对测控系统进行了调试和优化，经过验证，压力机测控系统的压力-位移精度、工作过程、压装动作和报表功能满足设计要求。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外发展现状

1.3 课题来源及意义

1.4 课题主要研究内容

第二章 总体方案设计

2.1 电子压力机的工作原理

2.2 功能要求分析

2.3 控制系统的方案选择

2.4 系统总体方案设计

2.5 本章小结

第三章 机械结构设计与研究

3.1 机构设计需求分析

3.2 机械方案设计

3.3 滚珠丝杠副选择与传动模型建立

3.4 行星轮系优化设计

3.5 压头受力分析与可行性研究

3.6 本章小结

第四章 电控系统设计与研究

4.1 硬件选择与分析

4.2 电气原理图设计

4.3硬件系统配置与抗干扰分析

4.4 本章小结

第五章 上位机软件设计与开发

5.1 上位机应用软件开发平台的选择

5.2 基于LabVIEW的控制策略分析与确定

5.3 测试界面设计

5.4 数据通信与采集分析的处理设计

5.5 测控系统控制程序设计

5.6 下位机控制程序设计

5.7 本章小结

第六章 系统调试与优化

6.1 设备规格与技术参数

6.2 功能调试

6.3 过程验证

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 工作展望

参考文献

致谢

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