变宽度圆盘剪切机运动控制研究

发布时间：2017-10-27 16:21

  本文关键词：变宽度圆盘剪切机运动控制研究

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【摘要】：金属板材在建筑、汽车、航天等各行各业都发挥着巨大的作用,随着国内板材加工技术的发展,市场对板材板型的需求也越来越多样化。如柔性冷弯技术中,成型前金属板材板型的多样性及精度对成型产品有着重要影响,因此需要高精度的变宽度板材剪切技术支持。 作为一种可实现变宽度剪切获得多样化板材板型的设备,北方工业大学研制的变宽度圆盘剪切机具有剪切成本低、剪切质量易于控制的特点。采用伺服电机控制的剪切机为三自由度,能够实现任意曲线轨迹的剪切。研究其剪刀盘运动控制方案、提高控制精度,不仅有助于提高剪切精度与质量,还可以为设备进一步推广应用奠定技术基础。 本文以变宽度圆盘剪切机为研究对象,在深入了解剪切机系统的机械机构、控制系统及其硬件系统构成的基础上,采用实验研究的方法,分析比较了电机—剪刀盘在开环、半闭环、全闭环控制模式下的控制精度和过渡过程特性,为剪切机实现复杂运动时控制模式的选择提供了实验依据；根据剪切机结构与伺服电机控制原理,研究了实现曲线剪切的运动控制算法,在构建的LabVIEW-SolidWorks机电一体化联合仿真环境中,验证了控制算法的正确性,并且给出了剪切机在不同板速下可剪切板型尺寸的范围；设计了AutoCAD与LabVIEW的接口程序,在LabVIEW环境下完成了三轴伺服电机的协调控制与各个轴的运动状态监测,实现了板材剪切从板型CAD数据到运动控制的无缝连接。顺利完成了板材剪切实验,并且深入分析了实际剪切得到板材的剪切精度与剪切质量,为今后的工作奠定了坚实的基础。
【关键词】：变宽度圆盘剪切机 运动控制 曲线剪切 联合仿真 LabVIEW
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG333.21
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 金属板材切割研究现状及前景9-10
• 1.2 圆盘剪切机国内外研究现状10-13
• 1.2.1 圆盘剪切机国外研究现状10-11
• 1.2.2 圆盘剪切机国内研究现状11-13
• 1.3 虚拟仪器技术13-14
• 1.3.1 虚拟仪器技术概述13
• 1.3.2 虚拟仪器技术研究现状及发展前景13-14
• 1.4 联合仿真技术概述14-16
• 1.5 课题研究目的及意义16
• 1.6 课题研究内容16-18
• 2 变宽度圆盘剪切机系统分析18-26
• 2.0 剪切机系统整体结构18
• 2.1 剪切机械结构分析18-20
• 2.2 控制系统硬件20-25
• 2.2.1 控制器及运动控制卡22-23
• 2.2.2 通用运动接口23
• 2.2.3 数据采集卡23
• 2.2.4 传感器23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 变宽度圆盘剪切机运动控制实验分析26-42
• 3.1 控制方案概述26-27
• 3.2 剪切机控制方案与初步实验分析27-32
• 3.2.1 控制方案分析27-28
• 3.2.2 初步试验分析28-32
• 3.3 实验测试方法设计32-34
• 3.4 控制程序设计34-37
• 3.4.1 主程序设计34-36
• 3.4.2 子程序设计36-37
• 3.5 实验结果分析37-41
• 3.5.1 平动机构控制精度分析37-39
• 3.5.2 转动机构控制精度分析39-41
• 3.6 本章小结41-42
• 4 变宽度圆盘剪机曲线剪切算法及其仿真分析42-58
• 4.1 曲线剪切运动分析42-43
• 4.2 曲线剪切算法分析43-46
• 4.2.1 待剪切曲线为内切曲线44-45
• 4.2.2 待剪切曲线为外切曲线45-46
• 4.3 联合仿真46-52
• 4.3.1 机械建模48-49
• 4.3.2 运动控制仿真设计49-51
• 4.3.3 联合仿真环境搭建51-52
• 4.4 仿真结果分析52-57
• 4.5 小结57-58
• 5 控制系统软件设计58-68
• 5.1 控制方案设计58-59
• 5.2 CAD与LabVIEW的接口程序设计59-62
• 5.2.1 一体化系统的建立59-60
• 5.2.2 AutoCAD与LabVIEW接口程序设计开发60-61
• 5.2.3 在LabVIEW中调用接口程序读取DWG文件数据61-62
• 5.3 运动控制程序设计62-67
• 5.3.1 控制系统初始化程序设计62-63
• 5.3.2 内、外切曲线运动控制程序子Ⅵ设计63-66
• 5.3.3 数据采集、显示、存储程序设计66
• 5.3.4 控制程序界面设计66-67
• 5.4 本章小结67-68
• 6 变宽度圆盘剪切机实验分析68-74
• 6.1 实验平台介绍68-69
• 6.2 实验设计69-70
• 6.3 实验结果70-73
• 6.3.1 板材板型数据提取70-71
• 6.3.2 实验结果分析71-73
• 6.4 本章小结73-74
• 结论与展望74-75
• 参考文献75-78
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文78-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1104277