盤式永磁同步電動機屬于軸向磁場電機，目前，該類電機在國外已經得到了迅速發(fā)展，作為一種現(xiàn)代高性能伺服電機和大力矩直接驅動電機己廣泛應用于機器人等機電一體化產品中。由于該類電機具有重量輕、體積小、結構緊湊、轉子無損耗、轉子的轉動慣量小、機電時間常數(shù)小、轉矩/重量比大、低速運行平穩(wěn)、可以制成多氣隙組合式結構進一步提高轉矩等特點，其在數(shù)控機床、機器人、電動車、電梯、家用電器等場合具有廣闊的應用前景，是一種理想的驅動裝置。 本課題作為國家863計劃項目《新型稀土永磁電機設計及集成技術》2002AA324020中的一部分，該項目的主要工作是進行新型結構釹鐵硼永磁電機——盤式無鐵心永磁同步電動機的設計與集成技術研究，開發(fā)出一種新型釹鐵硼永磁電機，解決相應的整機設計和集成技術問題。本文中提出的基于Halbach陣列的盤式無鐵心永磁同步電動機是在盤式永磁同步電動機的基礎上，將無鐵心結構和Halbach型永磁體陣列應用到其中，從而使得電機的質量大為減輕，功率密度提高，振動噪聲降低，效率提高。 基于Halbach陣列的盤式無鐵心永磁同步電動機其磁路結構和電磁負荷分布與傳統(tǒng)電機完全不同，常規(guī)電機的某些設計規(guī)則不能直接應用到該結構電機的設計當中，本文主要針對這種結構的電機進行了分析與計算。分析了不同結構Halbach陣列下的氣隙磁場，以及相關參數(shù)的計算，給出了初步的樣機設計數(shù)據(jù)，并對樣機的加工工藝進行了探討，在總結、借鑒相關電機設計方法的基礎上，針對盤式無鐵心永磁同步電動機自身的特點，編制了一套電磁計算程序，該程序還有待通過大量樣機的試驗，來總結和完善。 我國稀土資源豐富，然而，由于技術經濟上的問題，國產永磁交流伺服電動機至今未能大量應用。與此同時，高性能的永磁交流伺服電動機及系統(tǒng)大量依靠進口，我國每年進口的工程裝備當中，僅數(shù)控機床因國產電機和系統(tǒng)不能滿足要求而每年需要進口的就達22億美元以上。本項目的完成將改變這類產品主要依靠進口的局面，充分發(fā)揮我國稀土資源豐富的優(yōu)勢，其經濟效益和社會效益是十分巨大的。
上傳時間： 2013-04-24
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玻璃是一種重要的建筑和裝飾材料,被廣泛應用于樓房搭建、汽車生產、家具制造等各個領域,而玻璃切割是形成玻璃成品的一個重要工序.目前,國產的切割系統(tǒng)在精度、速度、可靠性方面與國外同類產品相比都還要有一定的差距,因此國內玻璃切割廠家的切割設備大多依賴于進口.同時,隨著以計算機技術為代表的信息技術的發(fā)展,計算機集成制造(CIM)被逐漸應用于制造行業(yè),企業(yè)的生產模式從生產過程的單一自動化到產品設計、加工制造、經營管理等全過程的綜合自動化.參考國外切割系統(tǒng)的一些先進技術并遵循CIM中信息自動化的基本思想,該文針對開發(fā)一套基于PC管理和CNC控制的自動玻璃切割系統(tǒng)展開論述.論文首先簡述了數(shù)控技術的發(fā)展趨勢和CIM的思想,在此基礎上分析了系統(tǒng)的上位機管理軟件的功能以及下位機硬件配置,并形成系統(tǒng)總體框架.接著就軟件實現(xiàn)的幾個主要部分——系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理、任意形狀產品圖形信息的導入、產品排樣優(yōu)化以及上位機與下位機通信接口的實現(xiàn)分別作了詳細的論述.而對下位機部分則主要介紹其電控系統(tǒng)設備的組成、強弱電控制系統(tǒng)的設計、控制過程中數(shù)據(jù)的相互傳遞等,并就系統(tǒng)運行時PC機、CNC及PLC三者如何相互配合實現(xiàn)回原點動作、手動操作、自動切割等關鍵過程作了完整的解釋.同時,該文就玻璃切割系統(tǒng)的核心技術——型材的優(yōu)化問題作了專門的研究,分別提出了一種基于直觀啟發(fā)式思維的實用算法和基于降維數(shù)學模型的近似算法,并對幾種典型的現(xiàn)代化算法在本優(yōu)化問題中的應用前景作了簡要介紹.最后,該文簡要介紹了系統(tǒng)調試過程,以及投入運行的主要操作界面及操作流程,并提出了一些針對系統(tǒng)改進和擴展的建議和方案.
上傳時間： 2013-06-17
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音圈電機(VoiceCoilMotor，簡稱VCM)是特種直線電機，其工作原理與揚聲器的音圈類似。其最突出的特點是體積小、重量輕，動作速度快，可以達到很高的定位精度，推力均勻。自從問世以來，廣泛的應用在計算機存儲設備、航天儀器(例如航天制冷機)、精密測距儀器(例如霍爾位移測量裝置)、精密車床以及移動電話中。目前，生產出的VCM電機廣泛應用于消費類和生產類市場，特別是高檔家用電器和計算機中。 針對目前我國VCM結構設計的不足及工藝的落后，本文結合現(xiàn)有的加工工藝，研究永磁VCM的設計及結構優(yōu)化，具體內容如下： 首先，介紹VCM工作原理，以及內磁式與外磁式、長音圈與短音圈、動圈式與動鐵式、直線式與搖臂式等不同結構VCM及相應特點，闡述了力矩常數(shù)的意義及其對電機性能的影響，并詳細介紹了VCM在光盤驅動器、硬盤驅動器，以及在電刷試驗臺(提供靜壓力)中的典型應用。 其次，從電機電磁場的基本理論出發(fā)，介紹有限元及其在電磁場仿真計算中的應用，并采用有限元軟件ANSYS，結合實際算例，對VCM進行建模和仿真。 再次，文中詳細介紹了永磁VCM的設計過程，提出了設計方法以供參考，其中包含了定量計算，包括了永磁體材料的選擇、體積的計算，音圈的設計(匝數(shù)計算及選型)，以及電機整體的機械結構設計。 最后，結合設計VCM應當遵循的原則，提出了若干結構優(yōu)化設計方案。在理論推導和分析的基礎上，結合仿真軟件ANSYS，對幾種結構分別進行了電機電磁場以及電機性能的仿真分析，其中包括：采用釹鐵硼永磁的單勵磁結構VCM與傳統(tǒng)鐵氧體VCM的性能差異；增加極靴對VCM性能影響；增加短路環(huán)及變換結構對VCM動態(tài)響應速度的影響等。
上傳時間： 2013-06-10
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盤式永磁同步電動機是一種性能優(yōu)越、但結構特殊的電動機。作為一種理想的驅動裝置，其應用范圍遍及航天、國防、工農業(yè)生產和日常生活的各個領域。本文利用稀土永磁材料釹鐵硼的高矯頑力，提出了一種省卻了鐵心的雙轉子、單定子結構盤式無鐵心永磁同步電機，進一步減輕了電機的質量并消除轉矩脈動。 對電機的設計、性能預測都離不開電機電磁場的計算。不同于傳統(tǒng)的圓柱式徑向磁通電機，盤式無鐵心電機是軸向磁通電機，外加其無鐵心的結構，決定了該電機的磁場呈三維、開域分布。對它的電磁場分析，不能采用對待徑向磁通電機的化為二維磁場的分析方法。 本文研究的重點內容分為兩部分：(1)在盤式無鐵心永磁同步電機的結構上，建立其磁場三維模型，由三維有限元法計算三維電磁場，分析計算結果，并總結出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布規(guī)律。 (2)在磁場計算的基礎上，將Halbach型永磁體陣列的理論應用到磁鋼設計中來，提出磁鋼結構優(yōu)化方案，研究出適合于盤式無鐵心永磁同步電機的磁鋼結構，以獲得理想的磁場波形和磁密值。 本文首先從磁路計算的方法入手，通過磁路計算分析出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布特點。其后直接運用三維有限元法求解該電機的電磁場，分析計算結果。為了獲得低漏磁、高氣隙磁密值、正弦形的氣隙磁場分布，本文先后提出普通軸向充磁磁鋼結構、不等厚軸向充磁磁鋼結構并將Halbach陣列的理論應用到盤式無鐵心永磁同步電機的磁剛結構優(yōu)化中，討論了三種不同角度的Halbach型永磁體陣列。最后為了簡化磁鋼的加工工藝，將不等厚永磁體陣列與Halbach永磁體陣列相結合，提出了最經濟、有效的改進型Halbach永磁體陣列，給出具體磁鋼尺寸，并運用ANSYS軟件對各種磁鋼結構產生的磁場進行結果仿真。
上傳時間： 2013-06-23
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數(shù)控沖床送料系統(tǒng)主要用于與沖床實現(xiàn)配套，在沖孔過程中按照程序設定控制板料移動和沖床沖孔，實現(xiàn)沖孔的高度自動化。自動送料機構作為沖壓加工生產實現(xiàn)自動化的最基本的要求，它的自動化程度高低，直接影響著沖壓生產效率以及沖壓生產整體自動化水平，只有其自動化程度與沖壓設備相匹配甚至高于沖壓設備，才能夠實現(xiàn)沖壓生產的完全自動化。 嵌入式系統(tǒng)是繼IT網(wǎng)絡技術之后，又一個新的發(fā)展方向，由于嵌入式系統(tǒng)自身的優(yōu)點，現(xiàn)在已經廣泛應用到軍事國防、消費電子、工業(yè)控制等各個領域。隨著電子、計算機、自動控制以及精密機械與測試技術的不斷提高和發(fā)展，自動送料裝置也在隨著數(shù)控機床的發(fā)展而在迅速發(fā)展和演變。而隨著嵌入式微處理器的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)也開始運用到數(shù)控沖床自動送料系統(tǒng)中來。 本文采用目前廣泛使用的32位ARM微處理器，Samsung公司基于ARM920T的S3C2440A作為系統(tǒng)的主控制器，該處理器主要面向嵌入式設備，具有性價比高、功耗低的特點，并且在嵌入式Linux操作系統(tǒng)下可移植性好，具有較強的控制能力和豐富的片內資源。該系統(tǒng)能實現(xiàn)數(shù)控沖床的自動送料，軟硬件結構簡單，定位精度高，操作簡單方便，具有良好的人機界面。論文首先根據(jù)生產實際要求和控制系統(tǒng)設計原則，確定了送料系統(tǒng)的軟硬件總體設計方案。硬件方面，在S3C2440A的基礎上擴展了NANDFlash、NORFlash、SDRAM、LCD觸摸屏模塊，并設計了X、Y軸電機及其驅動電路。軟件方面，選用Linux操作系統(tǒng)，在此基礎上構建了嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)了Bootloader、Linux內核、YAFFS根文件系統(tǒng)的移植，選用Qt/Embeded設計系統(tǒng)的操作界面，給出了系統(tǒng)各個模塊的程序設計，包括人機界面、速度預處理、插補模塊和電機控制部分，文章對系統(tǒng)的軟硬件的抗干擾技術也專門做了介紹。隨后，文章還介紹了積分分離的PID控制算法，并通過使用matlab對電機控制進行仿真，驗證了該算法的可行性。 文章在最后對整個設計進行了總結和展望，指出了系統(tǒng)存在的問題和一些可以改進的地方。
上傳時間： 2013-06-28
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自動開袋機是一種比較復雜的機電一體化縫紉機械，用于加工服裝口袋，與常規(guī)手動開裁縫制口袋相比，具有高效率、高品質、高精度的優(yōu)勢，越來越受到服裝廠青睞。自動開袋機控制系統(tǒng)的研究可滿足市場對此的需求。 論文根據(jù)對自動開袋機的機械結構、電氣系統(tǒng)、縫制過程及工藝實現(xiàn)進行分析，提出一種基于ARM9處理器S3C2410和嵌入式WinCE操作系統(tǒng)的控制方案，隨后進行了硬件設計、氣動控制系統(tǒng)設計以及軟件設計。系統(tǒng)的硬件電路部分，論文根據(jù)開袋機動作要求及處理器情況，進行了最小系統(tǒng)、電源模塊、串口接口、I/O擴展接口、液晶屏顯示接口等電路設計。氣動控制系統(tǒng)部分，論文進行了滿足動作要求的氣動元件選型以及系統(tǒng)氣動回路設計。系統(tǒng)的軟件設計部分，分析了系統(tǒng)啟動代碼的實現(xiàn)方法，對WinCE操作系統(tǒng)進行定制，并基于EVC開發(fā)出應用程序(含用戶圖形界面)部分。論文最后，進行了系統(tǒng)調試工作，并對課題進行總結和展望。 論文設計的自動開袋機控制系統(tǒng)基于WinCE操作系統(tǒng)，人機界面簡潔美觀，操作方便，機器功能比較完善，性能好。在研究過程中，對傳統(tǒng)的開袋機定位方式進行改進，軟件方面考慮到優(yōu)化性設計。
標簽： ARM 自動 控制系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-04-24
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電火花線切割加工是一種高精度和高柔性的加工方法，在模具制造、成形刀具加工、難加工材料和精密復雜零件的加工等方面得到了廣泛的應用。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心，開發(fā)出低成本、高效率的開放式電火花線切割加工數(shù)控系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實意義。 本文首先提出了基于ARM及嵌入式Linux的往復走絲電火花線切割數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)方案。采用ARM微處理器+AVR單片機接口電路作為電火花線切割數(shù)控系統(tǒng)的硬件平臺。 通過構建2.6內核版本的嵌入式Linux系統(tǒng)，并將嵌入式GUI解決方案QtopiaCore4移植到該系統(tǒng)，建立了交叉編譯環(huán)境，在此基礎上成功地開發(fā)了高速走絲電火花線切割加工數(shù)控系統(tǒng)軟件原型，并設計了單片機接口電路，使用C語言編寫了相應的控制程序，實現(xiàn)了數(shù)控軸驅動步進電機的控制。 最后，本文建立了數(shù)控系統(tǒng)的調試環(huán)境，并對開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)軟件進行了聯(lián)機調試、系統(tǒng)軟件測試和實例加工。測試和實例加工結果表明，基于ARM和嵌入式Linux的電火花線切割加工數(shù)控系統(tǒng)技術途徑的可行性，并實現(xiàn)了預期的數(shù)控功能。
上傳時間： 2013-04-24
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目前在各行各業(yè)中應用種類繁多的測量儀器隨著儀器性能指標要求的逐漸提升以及功能的不斷拓展，對儀器控制系統(tǒng)的實時性和集成化程度等性能的要求也越來越高。目前發(fā)展的趨勢是開放式、集成度向芯片級靠攏的高實時性儀器。針對目前傳統(tǒng)的系統(tǒng)設計存在著功能簡單、速度慢、實時性差、對數(shù)據(jù)的再加工處理能力極為有限等問題，本文根據(jù)課題需要提出了一種基于ARM+FPGA架構的高速實時數(shù)據(jù)采集嵌入式系統(tǒng)方案，應用在小功率半導體測量儀器上。方案采用三星S3C2410的ARM處理器進行管理控制，處理數(shù)據(jù)，界面顯示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用來進行高速數(shù)據(jù)采集，提高了系統(tǒng)的實時性和集成化程度。 本文首先給出了ARM+FPGA架構的總體設計。硬件方面，簡要討論了ARM處理器的特點和優(yōu)勢，F(xiàn)PGA在高速采集和并行性上的優(yōu)勢，給出了硬件的總體結構和主要部件及相關接口。軟件方面，研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系統(tǒng)的構建和BootLoader的啟動以及內核和根文件系統(tǒng)的結構，構建了嵌入式Linux系統(tǒng)包括建立交叉開發(fā)環(huán)境，修改移植BootLoader和裁減移植Linux內核，并且根據(jù)課題實際需要精簡建立了根文件系統(tǒng)。 為了滿足測量儀器的實時性，設計了ARM與FPGA的高速數(shù)據(jù)采集接口。進行了FPGA內部與ARM接口相關部分的硬件電路設計；通過分析ARM與FPGA內部時序的差異，針對ARM與FPGA內部FIFO時序不匹配的問題，解決了測量儀器中高速數(shù)據(jù)采集與處理速度不匹配的問題。接著，通過研究Linux設備驅動基本原理和驅動程序的開發(fā)過程，設計了Linux下的FPGA數(shù)據(jù)采集接口驅動程序，并且實現(xiàn)了中斷傳輸。使得FPGA芯片通過高效可靠的驅動程序可以很好的與ARM進行通訊。 最后為了方便用戶操作，進行了人機交互系統(tǒng)的設計。為了降低成本和提高實用性利用FPGA芯片剩余的資源實現(xiàn)了對PS/2鍵盤鼠標接口的控制，應用到系統(tǒng)中，大大提高了人機交互能力；通過比較分析目前比較流行的幾種嵌入式GUI圖形設計工具的優(yōu)缺點，結合課題的實際情況選擇了MiniGUI作為課題圖形界面的開發(fā)。根據(jù)具體要求設計了適合測量儀器方面上使用的人機交互界面，并且移植到了ARM平臺上，給測量儀器的使用提供了更好的交互操作。 本課題完成了嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境的建立，針對課題實際硬件電路設計修改移植了bootloader，裁減移植了內核以及根文件系統(tǒng)的建立；設計了FPGA內部硬件電路，解決了接口中ARM與FPGA時序不匹配的問題，實現(xiàn)了ARM與FPGA之間的高速數(shù)據(jù)采集；設計了高速采集接口在嵌入式Linux下的驅動程序以及中斷傳輸和應用程序；合理設計了適合測量儀器使用的人機交互界面，并巧妙設計了PS/2鍵盤鼠標接口，進一步提高了交互操作。
標簽： ARMFPGA 嵌入式系統(tǒng)設計 測量儀器
上傳時間： 2013-06-21
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表面粗糙度是機械加工中描述工件表面微觀形狀重要的參數(shù)。在機械零件切削的過程中，刀具或砂輪遺留的刀痕，切屑分離時的塑性變形和機床振動等因素，會使零件的表面形成微小的蜂谷。這些微小峰谷的高低程度和間距狀況就叫做表面粗糙度，也稱為微觀不平度。表面粗糙度的測量是幾何測量中的一個重要部分，它對于現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展起了重要的推動作用。世界各國競相進行粗糙度測量儀的研制，隨著科學技術的發(fā)展，各種各樣的粗糙度測量系統(tǒng)也競相問世。對于粗糙度的測量，隨著技術的更新，國家標準也一直在變更。最新執(zhí)行的國家標準(GB/T6062-2002)，規(guī)定了粗糙度測量的參數(shù)，以及制定了觸針式測量粗糙度的儀器標準[1]。 隨著新國家標準的執(zhí)行，許多陳舊的粗糙度測量儀已經無法符合新標準的要求。而且生產工藝的提高使得原有方案的采集精度和采集速度，滿足不了現(xiàn)代測量技術的需要。目前，各高校公差實驗室及大多數(shù)企業(yè)的計量部門所使用的計量儀器(如光切顯微鏡、表面粗糙度檢查儀等)只能測量單項參數(shù)，而能進行多參數(shù)測量的光電儀器價格較貴，一般實驗室和計量室難以購置。因此如何利用現(xiàn)有的技術，結含現(xiàn)代測控技術的發(fā)展，職制出性能可靠的粗糙度測量儀，能有效地降低實驗室測量儀器的成本，具有很好的實用價值和研究意義。 基于上述現(xiàn)狀，本文在參考舊的觸針式表面粗糙度測量儀技術方案的基礎上，提出了一種基于ARM嵌入式系統(tǒng)的粗糙度測量儀的設計。這種測量儀采用了先進的傳感器技術，保證了測量的范圍和精度；采用了集成的信號調理電路，降低了信號在調制、檢波、和放大的過程中的失真；采用了ARM處理器，快速的采集和控制測量儀系統(tǒng)；采用了強大的PC機人機交互功能，快速的計算粗糙度的相關參數(shù)和直觀的顯示粗糙度的特性曲線。 論文主要做了如下工作：首先，論文分析了觸針式粗糙度測量儀的發(fā)展以及現(xiàn)狀；然后，詳細敘述了系統(tǒng)的硬件構成和設計，包括傳感器的原理和結構分析、信號調理電路的設計、A/D轉換電路的設計、微處理器系統(tǒng)電路以及與上位機接口電路的設計。同時，還對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集進行了研究，開發(fā)了相應的固件程序及接口程序，完成數(shù)據(jù)采集軟件的編寫，并且對表面粗糙度參數(shù)的算法進行程序的實現(xiàn)。編寫了控制應用程序，完成控制界面的設計。最終設計出一套多功能、多參數(shù)、高性能、高可靠、操作方便的表面粗糙度測量系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-04-24
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液位是工業(yè)生產中常見的測量參數(shù)，化工、石油、污水處理等各類工廠企業(yè)都要進行液位測量。目前，液位檢測技術飛速發(fā)展，新的液位測量儀表量程大、精度高、功能全，我國新型液位儀表大多依靠進口。由于超聲波測量液位具有非接觸測量、可測低溫介質、能夠定點和連續(xù)測量等優(yōu)點，近年來，超聲液位測量技術取得了長足的進步，己成功應用于江河水位、化學和制藥工業(yè)、食品加工、罐裝液位等多種領域。 本文研制的是基于ARM的超聲波液位計。傳統(tǒng)的超聲波液位計一般使用8位的單片機作處理器，采用電子元件捕捉到超聲波回波信號后產生中斷，判斷超聲波的傳播時間。本文提出了使用32位ARM芯片做處理器，采用數(shù)字信號處理的方法來判斷超聲波傳播時間的設計方案。 本文使用高性能的ARM7TDMI-S內核的芯片LPC2119作為系統(tǒng)的運算控制器，加強了系統(tǒng)對超聲波回波信號的處理能力；使用A/D轉換器將回波信號轉換為數(shù)字信號，采用數(shù)字濾波處理信號，利用數(shù)值處理來判斷超聲波回波信號的起始點，提高了液位的測量精度；采用單換能器收發(fā)一體式電路設計，簡化了液位的計算；利用LPC2119芯片內部的CAN總線控制器設計了CAN總線通信接口；選用一線式數(shù)字溫度傳感器DSl8820進行溫度補償，避免了由于環(huán)境溫度的變化而產生的測量誤差。ARM芯片豐富的內部資源和I/0口線有利于今后擴展功能，升級系統(tǒng)。本超聲波液位計使用方便，精度高，能滿足工業(yè)生產中的要求。
上傳時間： 2013-04-24
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