徐侃烈[1]1999年在《机电一体化系统集成的研究与研制》文中研究指明针对当前机电一体化产品或系统的开发大都基于经验和技巧的状况，深入研究机电一体化理论，用统一的理论体系作指导，对提高机电一体化设计水平有重要意义。文中尝试着从集成的角度出发，以现代设计方法学为指导，将机电一体化设计中的局部集成设计方法加以总结、概括，形成了统一的以系统整体优化为目标的机电一体化集成方法。同时还相应设计了信息流图模型来表达复杂的机电一体化集成。 本文主要以研究和应用机电一体化集成方法为主，结合光电数控火焰切割机的研制，实现了数控系统、光电跟踪系统、高度调节系统的开发和集成。在局部环节的集成中，着重研究了控制系统的集成方法——开放体系结构和结构化设计方法，同时在实践的基础上，进一步提出了柔性化接口设计和控制流表格描述来补充和完善它们。 本文为了在线条跟踪时达到高速高精度的跟踪性能，从系统整体优化的角度出发，运用机电一体化集成策略，成功地实现了机、光、电的深度集成，有效地提高了跟踪效果。 因为钢板表面不平整和切割过程中钢渣的堆积，所以加工过程中割炬与钢板之间的距离是不恒定的。变化的距离直接影响了钢板切口的光洁度和精度。本文提出了基于电容传感器的自平衡式调节原理，实现了割炬与钢板之间距离的恒定，从而有效地提高了切割的质量。 通过以上的研究工作，初步形成了一个较为完整的基于集1999年上海大学博士学位论文成观点的机电一体化开发研制策略，同时也对其他机电一体化系统的开发和研制提供了一个可供借鉴的参考模型.
武文佳[2]2012年在《基于SolidWorks&LabVIEW的虚拟原型机电一体化设计技术研究》文中研究表明随着科技的发展，现在的机电一体化产品已经涉及到机械、电气和控制等众多领域，所以单领域、独立的设计方法已不能满足综合设计的需求。为此将虚拟原型技术引入机电一体化产品设计中，形成一种基于SolidWorks&LabVIEW的虚拟原型机电一体化设计技术。本文具体研究了基于SolidWorks&LabVIEW的虚拟原型机电一体化设计技术，首先利用NI的SoftMotion模块将SolidWorks和LabVIEW紧密结合，构建基于SolidWorks-LabVIEW的机电一体化综合仿真设计环境。其次，研究了机电一体化虚拟原型的建模方法，具体包括机械建模、电气建模和控制建模三个部分。此外以Elecworks-SolidWorks联合设计的基本方法为例简单研究了分块设计的方法。再次，研究了基于机电一体化虚拟原型的仿真设计方法，包括机械、电气和控制等领域的仿真设计，在此基础上研究了综合仿真设计。最后，研究了从虚拟原型向现实环境过渡的方法，利用NI CompactRIO平台对虚拟原型进行快速部署，进而可以直接指导产品的生产制造。通过实例表明，基于虚拟原型的机电一体化产品设计方法能有效解决传统机电一体化产品设计遇到的问题，大大缩短产品的研制周期，为机电一体化产品设计方法提供了全新的技术途径。
陈天广[3]2003年在《复杂图形路径优化的二维激光切割系统的研制》文中进行了进一步梳理随着我国国民经济的飞速发展，许多传统产业需要改造，许多钣金加工领域有待开发，许多工业城市也需要建立激光加工中心。据估计，“十五”期间，我国至少需要500多台套数控激光切割机，其中除了通用的CO_2激光切割机之外，还需要高速、高精度的数控激光切割机，切割厚板的大型数控激光切割机，三维立体数控激光切割机及激光切割机器人等。由于激光的高方向性，高单色性，高相干性等优点，使激光的应用得到了广泛的发展。 本文从介绍激光作为扫描能源，进而实现激光切割，加工等功能入手，逐渐深入的阐述了计算机接口原理，实现控制运动控制器提供三种信号：脉冲信号、脉冲方向信号、控制方式信号，以及所选的步进电机及驱动器的细分技术，相应的电子线路等。 本文中详细介绍了切割系统的实现。首先将用“VC编程语言”将目标图形编译成扫描程序，然后通过计算机与切割系统接口，将相应的控制信号输出，在外部电子线路的支持下，步进电机按照该程序的控制要求实现在二维导轨上的切割。研究实现了几种几何图形的扫描程序，并在此基础上，进行组合，实现复杂图形的扫描切割，并进行了路径优化的特殊功能的编程，这是本文的一个创新点。还介绍了激光切割的主要特性、主要工艺参数，以及激光光束对切割质量的影响。 本切割系统可以应用到激光加工，激光淬火，激光焊接，激光标刻，激光刻绘等等领域，还可应用到三维，五维等多维的切割系统下，具有广泛的应用前景。
孔令林[4]2012年在《不锈钢异型线材数控钻切专机的研制及其相关技术研究》文中研究表明微小型零件在大批大量的生产需求下,毛坯常采用将横截面形状各异的线材拉直后,由夹具送料给专用数控机床进行自动化加工,以解决高速高效的制造要求。本论文研制的数控钻切专机用于高档手表的金属表链零件的主要工艺制造,采用不锈钢异型线材为加工毛坯,进行小孔钻削和切断加工,实现大批大量生产。由于不锈钢材料的难加工性和异型线材的品种多、形状复杂等特点,不锈钢异型线材的自动化加工成为了本项目机床研制的难点。目前国内金属表链的加工企业大多数仍采用传统的分工序加工方式,存在着生产效率低、工人劳动强度大、加工成本高和加工零件质量不稳定等缺点。企业迫切希望改进上述困扰加工的实际问题,而加工装备的数控化、自动化是解决此类问题的一个最佳途径。本文在深入调研的基础上,确定并完成专机的布局方案设计和整机工程图纸设计,选定了合适的电气控制方案,并通过制造和加工调试直至完成机床样机的研制,达到预期效果。并且在此基础上开展了相关技术研究,内容包括：1、根据不锈钢材料难加工的特点,在不锈钢异型线材加工设备的国内外现状的深入研究基础上,采用机电一体化系统的概念设计法进行本课题方案的筛选工作,并得出最优方案布局图。2、专机主要机械部件的研制。通过进行钻孔切削力测试试验,并经过分析研究,选出适合于本课题的钻孔电主轴；运用理论计算和建立虚拟样机的方法进行伺服工作台的电机选型工作；采用Solid works三维设计软件实现装备的整机设计、工程图绘制等工作；利用激光干涉仪测量伺服工作台的位置精度,并分析误差的影响因素；设计出适合夹持异型线材的专用气动夹具。3、专机控制系统的设计与应用。采用PLC电气控制系统,进行控制系统的硬件电路设计、PLC程序开发和人机界面设计的工作。4、钻头磨损监测技术的研究。经过对钻头磨损监测技术的国内外现状分析研究后,本文提出采用电流监测法作为本课题钻头磨损监测的可行性方法,并初步开展了相关的技术研究。
徐章锁[5]2013年在《基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术研究》文中指出随着科学技术向生产力逐步转化，机电一体化产品的设计已经涉及到机械、电气和控制等众多领域。单领域、分散建模的设计方法已经很难满足产品综合设计的要求。通过对机电一体化技术与虚拟原型技术的深入研究并且将虚拟原型技术引入到机电一体化产品设计，得到基于虚拟原型的机电一体化设计技术，以满足机电产品多领域交互设计的需求。本文基于SolidWorks和LabVIEW软件研究了虚拟原型机电一体化设计技术，以LabVIEW集成的相关模块为纽带将SolidWorks和LabVIEW紧密联系，构建基于SolidWorks-LabVIEW的机电一体化产品的综合设计环境。其次，以直线一级倒立摆为例研究了机电一体化虚拟原型的数学建模、机械建模、电气建模、控制建模以及基于LabVIEW的控制算法的设计与仿真。最后，研究了基于虚拟原型机电一体化的仿真设计方法，包括机械、电气和控制等领域的仿真设计以及在基础上的综合仿真设计。将原来以LabVIEW集成的NI SoftMotion for SolidWorks模块为桥梁的SolidWorks-LabVIEW联合设计方法进一步改进，使虚拟原型能够完成复杂系统的控制设计并且显著提高实时性和可视性。实例仿真实验表明，基于虚拟原型机电一体化产品设计方法能够有效解决传统设计方法遇到复杂控制算法、实时性以及可视性等瓶颈问题，缩短研制周期，节约开发成本，为机电一体化产品设计提供了全新的技术。
王延风[6]2004年在《磁悬浮精密定位工作台机电一体化CAD/CAE集成研究》文中研究指明本文综述了微电子制造设备发展趋势及其精密工作台如光刻机工作台的国内外发展现状及磁悬浮技术研究进展，简要介绍了光刻机工作台主要功能、技术指标要求、组成及关键技术，概述了磁悬浮技术及直线电机驱动的工作原理，着重研究用机电一体化CAD／CAE集成技术设计、分析磁悬浮精密定位工作台的方法，阐明了应用CAD／CAE技术研制磁悬浮精密定位工作台的现实意义。 将磁悬浮技术和直线驱动技术相结合，采用CAD／CAE技术手段设计研究了一种新型磁悬浮精密定位工作台，它是针对微电子行业IC芯片制造设备如光刻机而研制的快速步进、精密定位机构，是创新性研究。利用磁悬浮技术将工作台悬浮在倒F导轨上，消除了导轨的摩擦和磨损；直线电机无接触驱动实现了工作台的精密定位。采用CAD／CAM／CAE软件Ugnx1.0对光刻机六维磁悬浮定位工件台进行三维屏幕样机概念设计，结构布局合理。为了对磁悬浮定位工作台的工作原理、性能进行深入研究，从基础作起，本文主要对磁悬浮定位平台原理样机进行了机电一体化CAD／CAE研究，进行了原理样机的虚拟样机设计，机构运动分析仿真和干涉检查，将三维转成二维，进行CAD详图设计，并在CAD结构设计基础上，进行了电磁场分析、有限元力学分析、原理样机制作和实验测试。 本文对磁悬浮定位平台进行了电磁场分析，推导出磁悬浮系统不计漏磁的简单磁路、磁力计算公式和原理样机所采用的开磁路直流直线电机推力及磁通密度计算公式，为设计、分析及控制提供参考。由于存在漏磁，用公式的解析法计算有很大的误差，因此本文采用有限元法(FEM)来计算磁悬浮系统磁场分布，从而计算磁力，通过用ANSYS7.1软件进行有限元电磁场分析计算，得到平台稳定悬浮时电磁线圈所需电流、悬浮气隙等控制参数，由于设计的磁悬浮系统为非轴对称结构，采用2D磁场分析有一定的误差，而采用3D电磁场分析更接近实际。结合磁悬浮控制试验，验证本文建立的有限元模型正确性及3D电磁场分析模拟的准确性。 在ANSYS软件进行电磁场分析的基础上，将磁力计算结果调入CAE软件MSC PATRAN／NASTRAN中，磁力计算与结构力学耦合计算，有效地进行磁悬浮工作台静力学分析和动力学分析，合理地评价了磁悬浮移动平台的性能。分析结果表明，磁悬中国科学院博士学位论文:磁悬浮精密定位工作台机电一体化CAD/c AE集成研究浮移动平台在稳定悬浮状态下具有较高的动态刚度。进行了磁悬浮原理样机的模态试验，通过有限元分析和试验结果比较，证明了本文所建立的磁悬浮定位平台有限元模型是合理的，提出的评价方法和分析结果是正确的。 通过有限元分析与原理样机试验，找出了薄弱环节，对结构进行改进和优化设计。本文提出的机电一体化以D/以E集成设计分析方法，对解决精密快速步进定位等关键技术问题，缩短磁悬浮工作台研制周期，降低成本，起到了非常重要的作用。而且，该研究为机电产品设计尤其磁悬浮产品或直线电机设计提供了一种新的思路。
刘松林[7]2006年在《印刷品质量在线检测机器视觉系统的设计与实现》文中指出随着机器视觉技术与光机电一体化技术的快速发展，尤其在我国加入‘WTO’以后，机器视觉系统与光机电一体化系统在国民经济各行各业中得到了广泛的应用。目前，我国正在成为世界制造大国，制造工艺与生产水平已与国际接轨，但与之不相称的是质量控制体系，检测的手段与方式非常落后。面对这种情况，我们提出了研制印刷品质量在线检测机器视觉系统，而且以烟标生产印刷企业为突破口，努力建立通用的印刷质量自动化检测系统。 本文对整个系统从以下几个方面做了详细的分析研究，首先从研究机器视觉技术与光机电一体化技术及其应用模型入手，并结合计算机自动化控制与集成技术，以应用角度为出发点，从几个层面分析了印刷业质量检测的实际需求与应用前景，详细的设计了系统的建设方案和实现的目标；又从技术、设备、功能、结构框架的角度做了系统模块设计，细致的制定了实施的策略和途径；重点的阐述了系统实现的技术环节和方式方法。最后根据论文提出的设计思想和设计方案，实现了集‘机器视觉、光机电一体化、计算机自动化控制、机械制造工艺’于一身，集‘光、机、电、气并附带强弱电系统的软硬件相结合’于一身的“印刷品质量在线检测机器视觉系统”。并对系统进行了卓有成效的功能研究与测试，完全达到了设计要求。研制开发的烟标质量在线检测机器视觉系统，具有广阔的应用前景。本文所取得的研究成果不仅在烟标质量在线检测机器视觉系统中得以成功应用，对研究开发其他机器视觉系统具有重要的参考价值。 论文重点针对印刷品质量在线检测问题，对烟标质量在线检测机器视觉系统进行了整体设计，并重点对系统结构、线扫描图像的获取、系统的自动化控制等方面进行了深入研究；论文在计算机多线程信号控制与处理、利用旋转编码器信号进行分拣系统的精确控制和快速检测算法等方面具有创新。
张赫[8]2013年在《具有力感知功能的六足机器人及其崎岖地形步行控制研究》文中研究表明随着人类探索自然界步伐的不断加速，各应用领域对具有复杂环境自主移动能力机器人的需求日趋广泛而深入。足式机器人具有比轮式机器人更加卓越的应对复杂地形的能力，因而被给予了巨大的关注。作为典型的多足步行机器人，六足机器人具有丰富的运动形式、冗余的肢体结构，具备良好的灵活度和稳定性，能够广泛的适应崎岖地形步行，特别适用于对自主性和可靠性要求比较高的任务。因此，对六足机器人相关技术的研究具有重要的理论价值和现实意义。目前，虽然已经存在众多不同用途的六足机器人，相关理论研究也取得较多成果，但由于其控制的复杂性、以及作业环境对其运动性能和智能性的高要求，相关研究还有待进一步深入。本文以实现六足机器人自主、稳定的崎岖地形步行为目标，研制了小型六足机器人，并且对全方位运动规划、腿部力控制、位姿控制进行了深入探讨，最后，通过实验对机器人HITCR的步行能力进行分析和评价。为了能够步行于复杂地形，六足机器人的设计以仿生学的观点获取原型，并且通过结构参数的优化，获得了能够满足高稳定性和灵活性运动要求的结构。小型机器人具有体积小、重量轻的特点，以便其它大型移动设备携带、以及能够穿越更狭小环境，为了实现机器人的小型化，设计了高集成化的躯干系统、均一化的腿部系统以及模块化的关节系统。通过传感器系统的设计使机器人具备环境和自身状态的感知功能。作为典型的MIMO系统，六足机器人在控制方面具有天然的复杂性，为了提高系统的运行效率，设计了四级分布式的控制体系结构，同时为了使系统运行稳定、便于维护，设计了具有合理的参数及布局的供电系统和通信系统。全方位运动规划是实现崎岖地形稳定步行的基础，其以运动学分析为手段、通过腿间协调规则的建立以及足端轨迹的规划，实现六足机器人直行和任意方向的转弯运动。首先，建立六足机器人的运动学模型，并分别对串联和并联结构进行正、逆运动学解算；其次，为了适应变化的地形，提出了足端轨迹自适应策略，采用对足端轨迹分层标识的方法，基于足端触碰及位置信息调用不同策略对预期轨迹进行修正，并且采用高次多项式描述轨迹模型，使足端轨迹满足腿部运动需要且具有良好的动态特性；再次，采用基于腿间局部规则的方法协调腿间的运动，从而生成根据地形自适应调整的自由步态。六足机器人腿部力控制为腿部系统的独立行为，但对机器人整体的运动性能至关重要，它关乎腿部运动状态转换过程中步行的稳定性。首先，为了满足复杂环境足端力的测量需要，设计了基于应变感知原理的足端三维力传感器，该传感器具有能够集成于小型足式机器人胫节、维间非耦合、意外过载保护和一体化设计等特点。其次，通过对足端力传感器测量空间的变换，满足机器人任意姿态下不同工作空间的足端力测量需求。再次，为了提高腿部运动状态转换过程中步行的稳定性，提出了基于事件的腿部状态控制器。采用基于阻抗模型的足端柔顺力控制策略，来减小腿部状态过渡过程的碰撞冲击、以及提高足端力跟踪性能，并且采用自适应方法实现对地形刚度的估计，以及非线性增益补偿策略实现目标阻尼的自适应调节。六足机器人为浮动基机构（FBM，Floating-based Mechanism），其位姿不仅由多条支撑腿的构型共同决定，也受到地形因素的影响。因此，位姿控制的目的是使机器人在复杂的崎岖地形步行过程中保持良好的稳定性和灵活性，并且能够适应更广泛的地形。首先，对六足机器人的初始位姿进行规划，规范了常规步行的基准位姿。其次，通过设计足端层位置辨识（LIT）方法，使机器人能够自主的区分轻度和重度崎岖地形。再次，为了实现轻度崎岖地形的位姿保持策略以及重度崎岖地形的位姿调整策略，从而提高机器人崎岖地形步行的适应性，设计基于VSDM模型的双环积分滑膜控制器来执行对位姿的控制，并且通过设计基于足力分配的重心位置调整方法来提高步行的稳定性。通过四组典型实验，对本文方法和理论的有效性及机器人HITCR的功能性进行综合分析和验证。首先，通过不同步态和运动模式的比较，对基本运动的稳定性进行验证，并且对行程误差进行评价；其次，通过爬坡实验来验证机器人斜坡地形的步行能力，以及基于足端力的重心位置调整策略的有效性；再次，通过楼梯攀爬实验来验证机器人离散渐变地形的步行能力，以及重度崎岖地形位姿调整策略的有效性；最后，设计了复杂地形全方位运动实验，既对机器人的全方位运动能力进行验证，又分析了基于事件的腿部状态变换过程稳定控制策对运动平稳性的影响。
季汉棋[9]2005年在《机电一体类课程实验教学平台的研究及其实现》文中研究表明随着科学技术的不断发展,高等教育的教学手段和教学方法也发生着根本的变化,特别是机电一体类课程具有很强的实践性,要学好它们必须加强动手能力的培养,才能适应时代对实践能力和创新能力的要求。研制和开发用于教学实验实习的机电一体化装置,有着很大的必要性和重要性,具有一定的科研意义。论文首先介绍了教育的发展要求,分析了机电一体化的构成和研制机电一体化实验教学装置的现实意义,并对实验装置的硬件构成、控制系统提出了构想。其次,论文介绍了几种工业控制系统并对它们进行了比较,构建了基于PLC控制系统的实验实习装置体系。论文在系统分析机械传动、气压传动、变频调速技术、传感器、可编程控制器性能特点的基础上,完成了系统的硬件设计与组成模块。随后,论文介绍了机电综合实验台,包括机械结构、控制系统、气动系统、电路设计、PLC端子分配及整个装置控制功能的详细设计,并对该实验装置进行了实验开发。最后,论文对本课题进行了总结,并提出了进一步研究的展望。
曾乐业[10]2010年在《片式电容装配联动机开发及质量检测的研究与实现》文中认为激烈的市场竞争促使产品和其开发模式的不断改进和更新,TQCSE的最优化成为制造业不断追求的目标。在企业从劳动密集型到技术密集型、知识密集型的转变过程中,自动化生产技术是必经之路。自动化生产技术属于机电一体化高新技术,大量的自动化生产设备被设计与应用在机械制造、电子等行业。本文在分析广东南方宏明电子科技股份有限公司片式瓷介电容生产工艺和手工生产状况后,设计开发了片式电容装配联动机用于片式电容(三种不同规格)自动化生产,主要内容有:1.系统总体设计方法片式电容装配联动机作为复杂的机电一体化设备,其设计过程必然涉及到其机械本体、检测传感系统、动力系统、控制系统、执行部件的协同设计,这也是机电一体化系统的重要组成部分。在比较传统串行设计方法和并行设计特点后,提出采用基于虚拟样机指导系统总体设计,并论述了机械结构、执行部件的设计过程。2.自动控制系统设计片式电容联动机完成一次循环的逻辑动作多,提出采用带工业网络功能的PLC作为主控单元,以PROFIBUS-DP总线连接主站和从站,指挥及协调各机构动作及零件传送。利用工控组态软件开发了监控系统,以便及时发现生产现场中的故障。3.回流焊温度控制系统设计分析了回流焊温度控制特点,设计了以模糊参数自整定PID控制方式为基础的温度控制系统,并对系统模型进行了MATLAB仿真研究。采用PLC和温度传感器完成对回流焊温度的现场检测和控制,达到了工艺要求。4.电容装配和焊接质量检测利用万能工具显微镜,对产品框架的宽度、平行度以及引脚与电极位置关系进行测量,并对测量数据进行了统计,对样本方差进行了估计,结果表明生产的片式电容满足设计要求。提出了采用Canny算子和改进的Hough变换检测产品平行度和位置度的自动检测方法。片式电容装配联动机投入实际运行后,生产效率较原来人工提高了8倍,同时将带动SMT制造装备和自动化生产技术的发展。
参考文献：
[1]. 机电一体化系统集成的研究与研制[D]. 徐侃烈. 上海大学. 1999
[2]. 基于SolidWorks&LabVIEW的虚拟原型机电一体化设计技术研究[D]. 武文佳. 西安电子科技大学. 2012
[3]. 复杂图形路径优化的二维激光切割系统的研制[D]. 陈天广. 长春理工大学. 2003
[4]. 不锈钢异型线材数控钻切专机的研制及其相关技术研究[D]. 孔令林. 广东工业大学. 2012
[5]. 基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术研究[D]. 徐章锁. 西安电子科技大学. 2013
[6]. 磁悬浮精密定位工作台机电一体化CAD/CAE集成研究[D]. 王延风. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）. 2004
[7]. 印刷品质量在线检测机器视觉系统的设计与实现[D]. 刘松林. 解放军信息工程大学. 2006
[8]. 具有力感知功能的六足机器人及其崎岖地形步行控制研究[D]. 张赫. 哈尔滨工业大学. 2013
[9]. 机电一体类课程实验教学平台的研究及其实现[D]. 季汉棋. 东南大学. 2005
[10]. 片式电容装配联动机开发及质量检测的研究与实现[D]. 曾乐业. 电子科技大学. 2010
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