机电一体化技术在高精度称重系统中的应用研究

论文题目: 机电一体化技术在高精度称重系统中的应用研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械电子工程

作者: 马洪斌

导师: 王庸贵

关键词: 高精度称重系统,机电一体化技术,称重传感器,机械振动,机械设计

文献来源: 四川大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着科学技术的发展和社会的进步,计算数学、工程力学、机械动力学、电子信息技术及计算机技术都得到飞速发展,极大地丰富和发展了传统设计技术的内容,改变了固有的模式和方法,特别是设计观念的更新,从面向制造的设计转变为面向用户的设计。作为有代表意义的机电一体化技术,是以电子控制为主导,用微机取代常规的控制系统,计算机参与辅助设计,大幅度简化机械结构,功能增多且可靠性提高,操作简便,提高生产效益。机电一体化技术正在越来越多的学科当中得到广泛应用与发展。现代计算机技术与机械设计理论的不断发展以及高度融合,使我国称重技术的水平也不断提高。新的称重创新设计理念,使产品更具有创新性和适用性,用机电一体化的观点设计新的称重系统成为必然趋势。本文针对某公司钞纸生产的需求,以机电一体化技术为核心,开发了卷筒纸称重系统,并完成了机械系统的相应改造工作,使系统具有结构新颖、简约自然、适用性强等特点。该系统完成硬件、软件和机械装置的设计的同时,实现了机械设计、传感技术、微处理器技术、网络与通讯技术、信号处理技术和自动控制与检测技术的集成。在整体脉络上,文章从德国进口系统的失败原因分析着手,吸精去糟,首先引出系统的可行方案,然后再进一步论述完善和创新设计。围绕系统精度的提高,文中主要论述了机械结构设计、振动控制、传

论文目录:

中文摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.1.1 便于利用计算机进行物料查询管理

1.1.2 降低劳动负荷，节省劳力，降低生产成本

1.1.3 简化机械设备及控制系统，功能增多

1.1.4 便于加入全厂ERP系统，实现全厂统一化管理

1.2 计算机辅助称量技术的发展现状

1.2.1 从机电一体化技术看国内外发展现状

1.2.2 从计量系统总体控制方式看技术现状

1.2.3 从计量系统称重方式看技术现状

1.3 研究内容与要求

1.4 研究重点和难点

2 系统总体方案

2.1 原有进口系统的结构分析

2.1.1 进口系统的结构模型

2.1.2 各影响因素总结分析

2.1.2.1 柱式称重传感器方面

2.1.2.2 安装结构方面

2.2 几种可选方案的分析与对比

2.2.1 从传感器选用只数来确定方案

2.2.1.1 安装四只传感器情况

2.2.1.2 安装两只传感器情况

2.2.2 从选用数据处理核心器件来确定方案

3 提高系统称重精度的研究

3.1 电子秤的误差来源及分析

3.1.1 称重传感器的误差

3.1.2 电测装置的误差

3.1.3 机械承重系统的误差

3.1.4 动态干扰误差

3.2 提高称量精度方法

3.2.1 数据处理的方法分析

3.2.1.1 数学均值法

3.2.1.2 多重积分法

3.2.1.3 非线性误差的补偿

3.2.1.4 零漂、温漂的补偿

3.2.2 测量电路精度分析

3.2.3 硬件及机械承载部分

3.2.3.1 关于传感器与称量精度

3.2.3.2 从机械谐振分析称量精度

3.2.3.3 从承载机构设计和安装分析称量精度

3.2.4 其他软件环节滤波技术

4 振动的影响与控制

4.1 关于简谐激励的响应

4.1.1 受迫振动

4.1.2 振动微分方程的解

4.1.3 稳态响应特性

4.2 隔振技术及应用

4.2.1 位移传递率

4.2.2 隔振设计

4.2.2.1 传递率与频率比、阻尼比的关系分析

4.2.2.2 如何使频率比ω/ω_n>2~(1/2)

4.2.2.3 阻尼与隔振

5 机械结构设计

5.1 机械设计原则

5.2 安装方案设计

5.2.1 称重传感器的安装形式

5.2.2 确立安装方案

5.2.3 机械安装注意事项

5.3 零件设计与强度校核

5.3.1 支架

5.3.2 螺栓组结构设计

5.3.3 密封与降噪

5.4 设计小结

5.4.1 特点

5.4.1.1 总体特点

5.4.1.2 机械结构特点

5.4.2 主要优越性

6 系统的电气硬件设计

6.1 传感器选择

6.1.1 传感器选择原则

6.1.2 半导体应变片式传感器原理

6.1.2.1 压阻效应

6.1.2.2 半导体应变片的工作原理

6.1.3 悬臂梁式传感器的基本结构及其测量原理

6.1.4 IL称重传感器

6.2 二次仪表

6.2.1 数据采集

6.2.2 信号检测功能没计

6.2.3 LED显示

6.3 通讯与通讯接口

6.3.1 串行通讯及传输方式

6.3.2 通讯接口设计主要考虑的原则

6.3.3 通讯接口及网络

6.4 系统的抗干扰设计

6.4.1 硬件抗干扰设计

6.4.1.1 抗串模干扰的措施

6.4.1.2 抗共模干扰措施

6.4.2 软件抗干扰设计

6.4.2.1 数字信号输入输出中的软件抗干扰措施

6.4.2.2 数字滤波

6.4.2.3 CPU抗干扰技术

7 称重系统上位机设计

7.1 工控机的特点及适应环境

7.2 操作系统的选择

7.3 数据库技术

7.4 通讯技术

7.5 本系统专有功能及界面

8 结论

参考文献

作者在攻读硕士学位期间科研成果简介

声明

致谢

发布时间: 2005-10-17

参考文献

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