大口径钢管轮廓测量系统的设计与实现

发布时间：2017-09-17 05:46

  本文关键词：大口径钢管轮廓测量系统的设计与实现

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【摘要】：大口径钢管作为工业生产和作业中的常用设备,其测量技术是工业控制上的一种关键技术。目前国内用来测量大口径钢管轮廓的设备在性能上有一定的局限性,获得的数据也不够全面,在准确度、自动化程度方面也有待提高,因此优化设计出一种新型的钢管轮廓测量系统有很重要的现实意义。本文在科研项目的基础上,给出了完整的大口径钢管轮廓测量系统的软件、硬件设计,仿真实验以及误差分析。本文首先针对目前国内普遍使用的大口径钢管轮廓测量原理进行了调查和总结,提出了一种能更好地减小系统误差的方式。在此基础上,与要实现的功能和指标要求相结合,给出了全面详细的系统组成和设计方案,大致分为测量原理、计算公式、设备选型及软件设计四大部分。然后,本文设计了整个测量系统的可编程控制器的控制系统和电气原理,使可编程控制器与激光器之间实现了通讯,研究出了一种获得钢管轮廓参数的算法,并且对系统的机械结构和其能实现的功能进行了说明。接下来,对该系统的组态监控软件着重进行了设计。从控制模块的选择、系统软件界面的设计到管理权限的设计、数据库的建立,再到系统的运行流程等五个大方面对组态软件进行了详细说明。另外,设计了对组态软件与PLC控制系统间通讯状态的诊断功能以及系统的报警功能,归纳了本文设计的上位机组态监控系统所具有的优势。最后,重点对测量系统的误差进行了深入的研究,通过对系统中产生误差的各个因素进行全面的分析,并且运用误差理论知识对误差补偿的方法进行了研究。通过多次反复试验得到的大量数据证明该系统的算法精确、误差小,运行平稳可靠。
【关键词】：大口径钢管 轮廓测量 系统设计 误差
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG83;TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 钢管轮廓测量系统的发展状况9-12
• 1.1.1 国内外大口径钢管轮廓测量系统的研究现状9-10
• 1.1.2 激光测量技术的诞生与发展10-11
• 1.1.3 激光测量钢管轮廓的前景11-12
• 1.2 课题研究的目的和意义12-13
• 1.3 本文的主要研究内容13-14
• 第2章 大口径钢管轮廓测量系统硬件设计14-28
• 2.1 典型系统的测量原理14-16
• 2.1.1 典型接触式测量原理14-15
• 2.1.2 典型非接触式测量原理15-16
• 2.2 系统构成的整体设计16-17
• 2.3 激光传感器简介17-21
• 2.3.1 激光传感器概述17-19
• 2.3.2 激光传感器的工作模式19
• 2.3.3 激光传感器的安装和技术参数19
• 2.3.4 激光传感器测量钢管轮廓的基本原理19-21
• 2.4 西门子S7-300PLC21-26
• 2.4.1 西门子S7-300PLC工作特点21-22
• 2.4.2 PLC端口设计22-25
• 2.4.3 S7-300PLC通讯网络25-26
• 2.5 西门子伺服电机26
• 2.6 本章小结26-28
• 第3章 测量系统的算法实现28-38
• 3.1 算法的原理28-29
• 3.2 最小二乘法的应用29-34
• 3.2.1 数据处理29-30
• 3.2.2 最小二乘法进行圆的拟合30-34
• 3.3 算法的实现34-37
• 3.3.1 实验结果34-35
• 3.3.2 数据分析35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 测量系统的应用程序设计38-54
• 4.1 开发环境38-40
• 4.1.1 VISUAL STUDIO 2010简介38
• 4.1.2 界面设计及介绍38-40
• 4.2 通讯模块的设计40-42
• 4.3 应用程序的设计42-50
• 4.3.1 MFC基本操作的介绍42-44
• 4.3.2 数据库的实现44-48
• 4.3.3 多线程的实现48-49
• 4.3.4 报警日志的实现49-50
• 4.4 系统的整体实现50-53
• 4.5 实测数据的误差分析53
• 4.6 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-58
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果58-59
• 致谢59

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本文编号：867622