防火电缆纵包焊接测控系统的研制

论文摘要

随着人类物质生活水平的提高及其人类科技的发展,对电的需求量也越来越大,因而有效避免电火灾变得日益重要。采用矿物绝缘防火电缆防止电火灾是有效、方便的方法之一。然而目前国内生产矿物绝缘防火电缆的纵包焊接工艺并不成熟,有很多地方需要完善,针对这一问题,本文设计了一套焊接测控系统,该系统通过二个线阵CCD实现对电缆位置的二维测量,根据测量结果调整焊枪,使其工作在合适位置,进而完成电缆的高质量焊接。本课题的主要工作有:1)在分析目前矿物绝缘电缆在防火中应用的基础上,讨论了电缆制造工艺的发展情况,针对工艺焊接工序不完善提出了采用焊接测控系统的设计;2)用两个线阵CCD实现了二维非接触式测量,来实现电缆位置的二维测量和焊枪的二维定位。设计了包括由光学系统、CCD传感器、信号调理电路和单片机数据处理电路等部分组成的CCD非接触式测量系统;3)采用双单片机工作方式使信号采集和电机控制同时进行,一个单片机系统实现对电缆位置的采集信号进行处理,计算出电缆相对焊枪位置的偏移量;另一个单片系统对电机运行状态实行监控,控制电机对二维工作台进行驱动,来调节焊枪的位置;4)规划了一个二维工作台,并选用配套电机,设计相关电机控制电路和软件系统,以满足调节动作的实现。最后对系统的相关部分进行了调试试验,作了相关标定。本系统经过试验,基本能满足使用要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 矿物绝缘电缆生产工艺的现状
• 1.2.1 预制氧化镁瓷柱法
• 1.2.2 氧化镁粉灌装法
• 1.2.3 氩弧焊连续焊接法
• 1.3 项目的任务及目标
• 2 项目方案
• 2.1 CCD及其信号采集部分
• 2.2 单片机处理部分
• 2.3 调节机构部分
• 2.4 电机及电机测控驱动部分
• 2.5 本章小结
• 3 光学系统设计
• 3.1 光学系统方案
• 3.1.1 柯拉照明
• 3.1.2 物方远心光路
• 3.2 CCD器件的光电参数和视场参数
• 3.3 光学系统参数的设计
• 3.3.1 成像系统光路计算
• 3.3.2 照明系统设计
• 3.3.3 光源选取
• 3.4 本章小结
• 4 机械部分设计
• 4.1 丝杆副系统设计
• 4.1.1 丝杠副的选型
• 4.1.2 滚珠丝杠副的选型及校核设计
• 4.2 导轨副系统设计
• 4.2.1 导轨副的选型
• 4.2.2 滚动直线导轨的选型计算
• 4.3 轴承系统设计
• 4.4 本章小结
• 5 电路与软件设计
• 5.1 电路系统方案
• 5.2 信号采集部分的设计
• 5.2.1 传感器的选择
• 5.2.2 CCD驱动电路的设计
• 5.2.3 信号调理电路
• 5.3 电机测控系统
• 5.3.1 电机的选用
• 5.3.2 电机控制系统设计
• 5.4 单片机处理系统
• 5.4.1 数据处理电路设计
• 5.4.2 电机测控部分
• 5.5 软件方案
• 5.6 信号采集部分软件
• 5.6.1 数据采集
• 5.6.2 数据处理
• 5.7 电机测控系统软件
• 5.7.1 数据处理
• 5.7.2 电机速度控制
• 5.8 本章小结
• 6 实验设计与误差分析
• 6.1 实验设计
• 6.1.1 测量系统调试实验
• 6.1.2 电机测控部分试验
• 6.1.3 工作台的标定
• 6.2 误差分析
• 6.2.1 CCD器件对精度的影响
• 6.2.2 光学系统对测量精度影响
• 6.2.3 电路处理的误差
• 6.2.4 标定误差
• 6.2.5 外界环境误差
• 7 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 电路原理图
• 附录B 部分实物图
• 附录C 部分试验图
• 攻读硕士学位期间发表的论文