非均匀圆柱形工件质心自动检测系统
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摘要
本文主要从工程的角度上探讨了对非均匀圆柱形工件(部件)采用四点旋转法检测质心和根据刚体转动定理利用旋转法检测转动惯量的方法。并利用此方法初步设计了质心、质量和转动惯量多参数自动检测装置。通过试验，证明本文采用的方法是可行的，可以取代进口的同类检测设备，用于航空航天武器飞行姿态的研究。
在装置中，采用了同步带传动机构及摩擦驱动装置，并采用了液制系统进行驱动检测参数要求的换位和摩擦轮的压力调节，保证了检测装置的正确位置和摩擦轮接触正压力的有效工作范围。
在驱动控制方式上，采用了直接转矩控制和速度控制两种控制模式，以应付不同参数检测的要求，使得其机械系统运行更加平稳。针对每种参数的检测传感器，分别配用了相应的信号放大电路、滤波电路和检测数据处理的专用单片机系统，使各个参数的检测自成系统。各参数的单片机采用内部通信方式将各单片机系统有机结合，通过主单片机系统进行协调与调度，使系统具有并行数据处理能力，保证了相关参数检测的同步性，从而克服了因程序流程造成的时间差异引起的检测误差，使检测系统的适时精度得到提高。为保证各传感器检测的信号具有足够高的分辨率，采用了微伏级高精度稳压电电源和具有微处理器的24位A／D转换器ADS1211，并设计了相应的高精度信号放大器和低通滤波器。
本文还讨论了构建RS-485检测局域网的有关问题，研究了利用VB6.0建立上位机控制界面的有关问题。本文比较系统地阐述了质心检测系统设计的一般方法和过程，对工程设计人员具有一定的借鉴作用。
This paper is main to explored to examination the mass center of not even quantity distributes cylindrical parts by means of four points revolving method and to examination the inertia moment of the parts by means of the law of just turning. Designing the automatic examination equip for multiple parameters(the mass center, inertia moment and the weight of the parts )according to the methods. It was proofed that this text adoption of the method is viable throw experiment and could replace the same kind of examination equipments that import. It could be used for simulating study in aeronautical weapon .
There is a set of hold-range transfer mechanism and friction drive system in the equipment. It also used a set of hydraulic system to drive the equip in right position for multiple parameters detecting and made extrusion stress in limited range.
It made use of DTC (direct torque control method) and speed control method to meet different detecting, so that the mechanism runs steadily. For every sensor , there are a signal amplifier ,filter circuit and date processing microprocessor to constitute a sensor-based system . Each sensor-based system are controlled and coordinated by a master single chip microprocessor system by means of interior communicating. So they are able to keep synchronous and processing concurrently.
Besides the high resolution ratio sensor, the tiny volt class constant power and 24 bit A/D converter which equipped microprocessor are used . The high accuracy amplifier and low-pass filter circuit were designed to deal with the signals.
The paper also focus on the problem about how to set up RS-485 local net and to set up master computer control interface under VB6.0 . It elaborated general method and All processes to design a mass center detecting equipment. The course could be benefited and be quoted by engineers.
在装置中，采用了同步带传动机构及摩擦驱动装置，并采用了液制系统进行驱动检测参数要求的换位和摩擦轮的压力调节，保证了检测装置的正确位置和摩擦轮接触正压力的有效工作范围。
在驱动控制方式上，采用了直接转矩控制和速度控制两种控制模式，以应付不同参数检测的要求，使得其机械系统运行更加平稳。针对每种参数的检测传感器，分别配用了相应的信号放大电路、滤波电路和检测数据处理的专用单片机系统，使各个参数的检测自成系统。各参数的单片机采用内部通信方式将各单片机系统有机结合，通过主单片机系统进行协调与调度，使系统具有并行数据处理能力，保证了相关参数检测的同步性，从而克服了因程序流程造成的时间差异引起的检测误差，使检测系统的适时精度得到提高。为保证各传感器检测的信号具有足够高的分辨率，采用了微伏级高精度稳压电电源和具有微处理器的24位A／D转换器ADS1211，并设计了相应的高精度信号放大器和低通滤波器。
本文还讨论了构建RS-485检测局域网的有关问题，研究了利用VB6.0建立上位机控制界面的有关问题。本文比较系统地阐述了质心检测系统设计的一般方法和过程，对工程设计人员具有一定的借鉴作用。
This paper is main to explored to examination the mass center of not even quantity distributes cylindrical parts by means of four points revolving method and to examination the inertia moment of the parts by means of the law of just turning. Designing the automatic examination equip for multiple parameters(the mass center, inertia moment and the weight of the parts )according to the methods. It was proofed that this text adoption of the method is viable throw experiment and could replace the same kind of examination equipments that import. It could be used for simulating study in aeronautical weapon .
There is a set of hold-range transfer mechanism and friction drive system in the equipment. It also used a set of hydraulic system to drive the equip in right position for multiple parameters detecting and made extrusion stress in limited range.
It made use of DTC (direct torque control method) and speed control method to meet different detecting, so that the mechanism runs steadily. For every sensor , there are a signal amplifier ,filter circuit and date processing microprocessor to constitute a sensor-based system . Each sensor-based system are controlled and coordinated by a master single chip microprocessor system by means of interior communicating. So they are able to keep synchronous and processing concurrently.
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The paper also focus on the problem about how to set up RS-485 local net and to set up master computer control interface under VB6.0 . It elaborated general method and All processes to design a mass center detecting equipment. The course could be benefited and be quoted by engineers.
引文
[1] 郑宾，侯文，杨瑞峰．大尺寸柱状结构质量、质心测量方法．测试技术学报．2002年第二期
[2] 徐华，刘淑琴，虞烈．转动惯量测试台磁悬浮系统电磁阻尼的研究．西安交通大学学报．2001，12
[3] 集成创新是工控与自动化的发展核心．中国衡器协会www．weighment．com／nowsletter／year2003
[4] 崔纳新．数控机床交流主轴伺服系统：[硕士论文]．济南：山东工业大学，1994：1～91
[5] Hew W P, Tamjis M R, Saddique S M. An adaptive neural network for the estimation of torquc and air gap flux signals in the direct field oriented control of an induction motor. Electrical machines and drives, IEE conference publication, 1995, (412): 306～309
[6] Bose B K, Patel N R, Rajashekarn K. A neuro-fuzzy-based on-line efficiency optimization control of a stator flux-oriented direct vector- controlled induction motor drive. IEEE trans on industrial electronics, 1997, 44(2): 270～273
[7] 邱阿瑞，孙健基于神经网络的感应电机矢量控制系统．清华大学学学报自然科学版．1999年第39卷第9期
[8] B.K.Bose. Power Electronics and Motion Control - Technology Status and Recent Treads. IEEE Trans. on I.A. 1993, 29(5): 1～8.
[9] Kouhei Ohnishi et al.Decoupling control of secondary flux and secondary current in induction motor drive with controlled voltage source and its comparison with voltage/hertz control.IEEE Trans.on Ind.Ap-pl.,1985,21(1):241-247
[10]刘建业 傅占稳 李志勇．直接转矩控制变频调速系统的逆变器触发系统逻辑设计．河北科技大学学报．1998年9月第19卷第1期
[11] B.K.Bose. Power Electronics and Motion Control - Technology Status and Recent Trends. IEEE Trans. on I.A. 1993, 29(5): 1～8.
[12] 甘良志 陈传虎．电子工程师．应用DSP的异步电机直接转矩控制系统．2002年第28卷第6期
[13] ABB Automation Inc. Drives.USA ACS600 Frequency Converters User Manual.2002
[14] DTC与矢量控制．中国自动化与驱动集团．西门子(中国)2003-11-4
[15] 刘锋 崔纳新 魏青 著 双微机实现的矢量控制交流驱动系统．机电工程．1999年第16卷第4期
[16] 柳永胜，黄祥伟，赵武智．多端口存储器在多机系统中的应用．单片机及嵌入式
系统应用，2003(5)
[17] 何利民著单片机应用系统设计．北京航空航天大学出版社 1990，254
[18] 刘书明，刘斌著．高性能模数与数模转换。西安电子科技大学出版社．2000，161～183
[19] 胡志刚．高精度微功耗数据采集系统设计与应用．电子技术应用．2000，5
[20] 熊云斌．电磁干扰源及对PLC系统的干扰．东方自动化2003年第三期．
[21] 郑生民著A／D变换器输入端的反混叠技术．自动化技术与应用．2002．2卷4期
[22] 吕广平，徐笑貌 著 集成电路应用 500例．人民邮电出版社．1991
[23] Axelson J. Serial port complete [M]. USA: Lakeview Research, 1999. 179～187
[24] Electronic Component Datashects. Dial Electronics Ltd.USA.2003
[25] 闵锋，方承远．简易集散系统的通信可靠性研究[J]．上海理工大学学报，1999，2：160～172
[26] (美)Noel Jerke等著。Vsual Basic 6.0开发人员指南，机械工业出版社，2001
[27] 郭招娣．API函数在VB中的应用．计算机应用于软件，2003年第9期
[28] 纪松，李哲英．单片机通信性能分析和评价方法[J]．单片机与嵌入式系统应用，2001，(2)：13～16
[29] 刘延华，张承学，代芬．单片给予嵌入式系统应用．2002年第10期
[30] 汪胜聪 滕勤 左承基 著 综述弹片机控制系统的康干扰设计．现代电子技术．2003，第一期，7～9
[31] 梁廷贵著 集成运算放大器[M]．电子比较器分册．北京：科学技术出版社，2002
[32] 何希才 著 传感器及其用用电路[M]．北京．电子工业出版社，2001
[33] Mankoo Lec. A fringing and coapling interconnect line capacitance model for VLSI on chip wiring delay and crosstalk, In:iscas'96,Atlanta,1996;4;233～236
[34] 赵晶 著 电路设计与制版Protel99高级应用[M]．北京：人民邮电出版社，2000
[35] 王幸之，王雷，翟成，等．单片机应用系统抗干扰技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2000
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[38] Electronics Component Data Shoots.Dial Electronics Ltd.USA.2003
[39] 潘文诚 交直流数据采集系统的研制．电子技术应用．2000年第4期
[40] 刘武光 著RS-232至RS-485RS-422接口的智能转换器．电子技术应用．2000第五期
[41] 马维华．提高多机数据采集系统的通信可靠性．数据采集与处理．2003年5期
[42] Ted Coombs,Tom Campbell,Visual Basic编程实用大全，中国水利出版社．2002
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