数字农业平台轨道切换系统的研究

论文摘要

数字农业是数字地球和智能农机技术相结合产生的农业生产和管理技术。我国目前对于数字农业的研究处于起步阶段,相关研究比较薄弱。本文以数字农业平台轨道切换系统为研究对象,采用位置测量与色标传感器相结合的定位方法,以PLC作为控制器,完成了数字农业平台轨道切换系统的设计。本文设计的切换系统由平台切换点检测、以PLC作为控制核心的切换控制系统及切换机构的机械设计三部分组成。为了实现平台切换点的检测,本文分析了常见的位置检测方法,在已有的位置测量系统的基础上,结合数字农业平台的具体作业情况,设计出了位移检测加色标检测的定位方法,以确保平台在实际切换点进行切换。在对各种控制系统进行比较之后,选择PLC作为控制器,完成了轨道切换系统控制部分的设计。在已有切换机构设计的基础上,对摆杆座结构、摆杆结构重新进行了设计;添加了制动机构、定为机构和锁紧机构,解决了平台制动、摆杆定位和平台对锁的要求,确保动力传递到相应的驱动轮,从而实现了平太运动的顺利切换。对平台切换点的检测及切换控制程序进行了调试,调试结果表明:位置检测满足平台控制精度,切换程序满足系统的控制要求。最后对切换机构的机械设计部分进行了运动仿真,仿真结果表明:运动无干涉现象,机构满足设计要求。本文设计出了一套轨道切换系统,实现了数字农业平台在两相互垂直轨道上的运动切换,达到了较高的作业精度要求,具有一定的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内数字农业的研究现状
• 1.3 选题的目的与意义
• 1.4 数字农业平台系统简介
• 1.4.1 数字农业平台系统功能简介
• 1.4.2 数字农业平台系统研究的方向和内容
• 1.5 数字农业平台轨道切换系统的研究内容
• 第二章 数字农业平台轨道切换系统总体设计
• 2.1 定位系统
• 2.2 轨道切换控制系统
• 2.3 切换机构设计
• 2.3.1 平台传动系统动作说明
• 2.3.2 平台轨道切换功能对切换机构的要求
• 2.4 小结
• 第三章 定位系统的研究
• 3.1 机车定位国内外研究现状
• 3.2 本定位系统的设计方案
• 3.3 色标传感器的工作原理及选型
• 3.3.1 色标传感器的工作原理
• 3.3.2 色标传感器基本电路
• 3.3.3 色标传感器的选型
• 3.4 小结
• 第四章 平台轨道切换控制系统的研究
• 4.1 FX 2N 系列PLC 简介
• 4.1.1 可编程序控制器的特点
• 4.1.2 可编程序控制器的应用范围
• 4.2 控制系统说明
• 4.3 轨道切换系统控制程序编写
• 4.3.1 切换系统运行的控制
• 4.3.2 切换系统切换点定位控制
• 4.3.3 控制系统切换功能的实现
• 4.3.4 I/O 点数的分配
• 4.3.5 控制系统程序设计
• 4.4 小结
• 第五章 切换机构设计及相关元件选择
• 5.1 切换机构的设计
• 5.1.1 摆杆座及摆杆限位机构设计
• 5.1.2 摆杆设计
• 5.2 电磁制动机构选择
• 5.3 电磁锁紧机构设计
• 5.4 小结
• 第六章 平台轨道切换系统切换功能仿真
• 6.1 控制程序的调试
• 6.2 传动系统的运动仿真
• 6.2.1 Pro/ENGINEER 机构运动仿真概述
• 6.2.2 机构运动仿真的特点和流程
• 6.2.3 基本术语
• 6.2.4 仿真的步骤
• 6.3 小结
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 附录1：切换系统梯形图
• 附录2：切换系统指令表
• 致谢
• 作者简介
• 附图