全自动台球机摆球装置设计与控制系统研究

发布时间：2022-02-17 23:25

　　作为四大绅士运动之一的台球运动,一直被广大人民群众所喜爱。它具备儒雅高贵的风格,无论是从穿着,礼仪,还是动作上,都给人一种惬意优雅的印象;其次其运动的安全性、健康性、不分年龄的特点让它的传播与接受更加容易。国际各大台球赛事的直播也吸引了越来越多人们的目光,一些有名的台球运动员例如斯蒂芬·亨得利、罗尼·奥沙利文、丁俊晖、潘晓婷等成为台球爱好者的心中偶像。台球每进行完一局,需要专门的工作人员进行摆球,或者台球玩家自助摆球,这增加了台球运动的繁琐性。长时间考虑,工作人员面临着劳动强度的压力,台球玩家也可能会失去玩台球的乐趣。随着科技进步和自动化在各大领域渗透,例如图像识别、高精度测量、伺服电机定位,嵌入式控制芯片等技术,我们的生活也越来越智能化、便利化。通过一种自动化装置的设计,来代替人工进行台球自动摆球,是一种时代所驱,并具有很大的研究前景和市场。针对台球每进行一局要进行收球摆球等一系列的繁琐行为,本文研究了一种基于丝杠模组和机械手为基础的摆球装置。运用PLC控制、伺服定位、步进电机定位、传感器控制等技术,从摆球装置可实现方案的选择、结构的设计、硬件控制电路的设计,软件与控制程序的设计、装... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的目的与意义
    1.2 自动台球机发展现状
    1.3 项目可行性分析
        1.3.1 技术可行性分析
        1.3.2 市场可行性分析
    1.4 总体设计方案
    1.5 本文的组织与框架
    1.6 本章小结
2 摆球装置的结构设计
    2.1 功能与设计要求
    2.2 摆球装置结构方案选定
        2.2.1 龙门跨式摆球装置
        2.2.2 侧立式独体摆球装置
        2.2.3 方案对比与选定
    2.3 黑白球分离装置的结构设计
        2.3.1 黑白球分离规则
        2.3.2 黑白球分离装置结构设计
    2.4 摆球装置工作过程
        2.4.1 摆球装置抓球过程
        2.4.2 摆球装置摆球过程
        2.4.3 摆球装置黑白球分离过程
    2.5 本章小结
3 摆球装置的运动方案设计
    3.1 摆球装置运动总体概述
    3.2 驱动电机的类型
        3.2.1 步进电机
        3.2.2 伺服电机
        3.2.3 直流电机
        3.2.4 三相异步电动机
        3.2.5 减速器
    3.3 驱动电机的选型
        3.3.1 大臂转动电机的选型
        3.3.2 X轴电机的选型
        3.3.3 机械手移动电机的选型
        3.3.4 抓球电机的选型
        3.3.5 黑白球分离电机的选型
    3.4 步进电机稳定措施
    3.5 本章小结
4 摆球装置的硬件设计
    4.1 运动控制方案选择
    4.2 控制系统硬件选型
        4.2.1 上位机选型
        4.2.2 下位机选型
        4.2.3 上位机与下位机通讯连接器设计
        4.2.4 编码器选型
        4.2.5 空气开关选型
        4.2.6 开关电源选型
        4.2.7 限位开关选型
    4.3 触摸屏选型
        4.3.1 触摸屏概述
        4.3.2 触摸屏选型
        4.3.3 触摸屏通讯方式
    4.4 变频器选型
        4.4.1 变频器概述
        4.4.2 变频器选型
        4.4.3 变频器通讯方式
    4.5 步进电机驱动器选型
        4.5.1 步进电机驱动器原理
        4.5.2 步进电机驱动器的选型
    4.6 控制系统电气原理图设计
        4.6.1 PLC外部接线原理图
        4.6.2 触摸屏外部接线原理图
        4.6.3 变频器外部接线原理图
        4.6.4 定位模块和伺服驱动器接线原理图
        4.6.5 步进电机驱动器接线原理图
        4.6.6 黑白球分离电机外部接线
    4.7 本章小结
5 摆球装置的软件程序设计
    5.1 软件开发环境
        5.1.1 编程开发软件
        5.1.2 编程语言选择
    5.2 摆球装置程序设计
        5.2.1 上位机与下位机控制程序设计
        5.2.2 大臂转动电机控制程序设计
        5.2.3 X轴电机控制程序设计
        5.2.4 机械手移动电机控制程序设计
        5.2.5 抓球电机电机控制程序设计
        5.2.6 黑白球分离电机控制程序设计
    5.3 触摸屏人机界面设计
        5.3.1 触摸屏编辑软件介绍
        5.3.2 触摸屏界面设计
        5.3.3 触摸屏台球图片库设计
        5.3.4 触摸屏与PLC通讯程序设计
    5.4 本章小结
6 系统运行测试与改进
    6.1 硬件安装测试
    6.2 软件运行测试
        6.2.1 上位机与下位机通讯测试
        6.2.2 伺服电机控制调试
        6.2.3 步进电机控制调试
        6.2.4 X轴电机控制调试
        6.2.5 黑白球分离电机控制调试
    6.3 整体综合调试
    6.4 实验结果分析
    6.5 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于RS485的异步串行通信设计[J]. 刘晨峰.  中国新通信. 2019(10)
[2]中式台球运动的发展现状及实战策略研究[J]. 王东浩.  潍坊学院学报. 2019(02)
[3]基于RS485的实验室设备电源集控系统的设计[J]. 郭兴龙.  机电工程技术. 2018(08)
[4]中国民众对国际大型体育赛事的认识与态度研究[J]. 韩凤月,高翔,张继晶,詹月嫦.  广州体育学院学报. 2018(02)
[5]典型机械手臂研究现状综述[J]. 宁致远.  信息记录材料. 2018(03)
[6]基于DSP的动车组噪声监测系统开发[J]. 邹侃平.  佳木斯大学学报(自然科学版). 2016(06)
[7]复合式真空回潮机的设计及试验[J]. 裴志明,徐娟,范晓宝,高文,张小东.  烟草科技. 2016(09)
[8]论国际体育赛事对传播国家形象的作用[J]. 周凯.  传媒. 2015(22)
[9]移频信号解调算法研究与DSP实现[J]. 何林,彭莉峻.  科学技术与工程. 2015(09)
[10]我国斯诺克球迷文化的研究[J]. 李学营.  中国校外教育. 2014(30)

博士论文
[1]交流伺服系统自调整技术研究[D]. 覃海涛.华中科技大学 2011

硕士论文
[1]自动台球机机电系统的研究[D]. 赵经.青岛科技大学 2018
[2]单码道绝对编码信号处理建模与仿真[D]. 付婷.南京航空航天大学 2018
[3]基于LabVIEW的电机效率智能监测系统研究[D]. 李泽宇.电子科技大学 2017
[4]改革开放以来我国台球运动的演进[D]. 胡雨尘.北京体育大学 2015
[5]六自由度机械臂空间轨迹规划方法研究[D]. 张玉松.哈尔滨工程大学 2014
[6]新型光电编码器关键技术的研究[D]. 牛竹青.大连海事大学 2013
[7]基于FPGA的步进电机正弦波细分驱动器设计[D]. 李建彪.黑龙江大学 2012
[8]交流伺服系统负载惯量的估计方法[D]. 曹文佳.西安电子科技大学 2012



本文编号：3630294