《2022年设计方案说明书镜片磨边扫描系统运动控制系统设计方案陈裕杰.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年设计方案说明书镜片磨边扫描系统运动控制系统设计方案陈裕杰.docx（47页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用引言如今,视力障碍患者越来越多,为了矫正视力,复原光明,诸多人们的挑选是佩戴眼 镜；巨大的市场需求刺激眼镜行业的急剧扩张；早期,镜片的磨边是用手工的砂轮磨 制,选用此种加工方法对眼镜从业人员的工作量与疲惫强度有很大的冲击,而且纯手 工磨制的镜片不仅外形轮廓粗糙,而且根本无法保证瞳距、瞳高等必要的医学参数；因此,新的工艺,新的技术被引入其中,即自动磨边机；但是所谓的自动磨边机并不 能真正实现全自动磨边,在镜片磨边之前需要依据镜架的外形来定制相应的模板,然 后在磨边机上通过靠模的方式实现镜片毛坯加工成形；这就导致每一种镜框
2、都事先准 备好模板,然后依据用户的挑选使用相应的模板来磨镜片；但是通过挑选模板去磨镜 片,是用户对于镜架的挑选少了很多而且磨边效率和精度难以得到保证,因此需要开 发数字掌握磨边系统来代替现有的自动磨边机,真正实现全自动镜片磨边；其中,镜 架的扫描是最为重要的,对于镜架的内槽的扫描,从而猎取轮廓参数并传递给数控磨 边机从而实现加工的全自动,这样就可以缺省掉了模板的定做；所以我们需要做的是 扫描器的设计,得到一个机构小巧,测量精度高,掌握简便的镜架扫描仪；本课题是设计镜框数据测量的运动掌握系统,扫描仪的结构中包含镜架的加紧机 构,动作就是加紧与松开；升降机构的上升与下降；由于镜架是对称的,因此仍需
3、要 一个能够横向运动的机构进行另一边的镜架的检测与复位；另外,需要一个回转机构 实现镜框的扫描以及扫描仪的探头的前进和后退的掌握；众所周知,镜架的材料一般 式采纳塑料、板材、或者较为松软的金属,所以,对于加紧的机构的掌握对夹紧力的 设置需要恰当,另外,升降台的上上升度需要非常精确,以致每次测量都处于镜框内 槽的正中心；仍有,尽量削减掌握按钮,在保重动作精确的前提下使操作者更加便利 操作,削减操作者的工作量并且提高整个配镜的效率；镜片磨边数控系统是光机电一体化的产物,它涉及了机械设计技术,嵌入式微控 制器技术,光电检测技术,驱动与执行技术,信息技术等多方面的学问；光机电一体 化的产品与传统的机械
4、产品相比具备了很多优点,在功能和性能上都有相当大的超 越,因而目前应用相当广泛；光机电一体化的应用讨论与进展受到越来越多人的关 注,是当今科技进展得热门之一；现在,自动化是一种进展趋势,是一个注意效率与 利益的社会；将自动磨边机加以赶忙,从而实现真正意义上的自动化加工；本课题的大致设计是这样：名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用1. 明白扫描机的原理,清晰扫描机的全部机构,挑选适合的可编程掌握器；2. 挑选适合的电机驱动器与继电器；3. 制定出扫描仪的功能流程图,同时绘制其的状态转移图 SF
5、C图）与掌握状态梯 形图 夹紧机构的夹紧和松开：操作人员按下夹紧按钮 SB2 夹紧眼镜镜框,按下松开按钮SB3松开对眼镜镜框的夹紧；2工作台上行与下行：眼镜镜架的夹紧和工作台的动作是前后关系,所以采纳时间继电器 T0 作为动作转移条件,夹紧机构电机带动滑台前进的同时通过时间继电器 T0 延迟一段时间,这段时间刚好是夹紧机构开头动作到夹紧完毕的时间,然后工作台上行；而对于工作台下行,就是采纳限位开关 限位开关 2 后,工作台下行；2 作为动作转移条件,当扫描头后退遇到3扫描头的前进与复位：这一部分就是扫描头靠近与离开眼镜镜框的过程,扫描头的前进和回转台旋转是前后动作关系,选用时间继电器T1 作为
6、状态转移条件,即扫描头在前进的同时时间继电器 T1 开头延时,延时的时间正是探针接触到镜框内槽的时间,然后回转台旋转；数据收集即回转台旋转一圈,下一个动作为扫描头后退,选用时间继电器 T2 从开头旋转的时候开头延时,推迟时间为回转台旋转一圈的时间；4数据收集：也就是旋转台的旋转；这个动作是处于扫描头前进与复位之间的,扫描头前进接触到镜框内槽并且有肯定的压缩量之后停止,接着就是回转台的旋转,回转台旋转一圈,正好探针在镜框内槽扫描一圈；镜框另一边的的内槽也是一样；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习
7、使用5工作台的横向移动与复位：当一边的眼镜镜框内槽数据收集完毕之后,工作台横向移动,状态转移条件同样选用限位开关3,即工作台下行遇到限位开关3,工作台横移；当另一边的眼镜镜框内槽的数据收集与之前那一边的一样,只是工作台下行之后执行的动作是工作台横向复位；1.3 功能流程图如图 1-2 1.4 PLC 的选型图 1-2 功能流程图名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用表 1-1 三菱 FX2N 系列 PLC 完整型号 功能介绍FX2N-16MR-001 主机,沟通电源,8 点输入, 8 点继电器
8、输出FX2N-32MR-001 主机,沟通电源,16 点输入, 16 点继电器输出FX2N-48MR-001 主机,沟通电源,24 点输入, 24 点继电器输出FX2N-64MR-001 主机,沟通电源,32 点输入, 32 点继电器输出FX2N-80MR-001 主机,沟通电源,40 点输入, 40 点继电器输出FX2N-128MR-001 主机,沟通电源,64 点输入, 64 点继电器输出FX2N-32MR-D 主机,沟通电源,16 点输入, 16 点继电器输出FX2N-32MT-D 主机,沟通电源,16 点输入, 16 点继电器输出FX2N-48MR-D 主机,沟通电源,24 点输入,
9、24 点继电器输出FX2N-48MT-D 主机,沟通电源,24 点输入, 24 点继电器输出FX2N-64MR-D 主机,沟通电源,32 点输入, 32 点继电器输出FX2N-64MT-D 主机,沟通电源,32 点输入, 32 点继电器输出FX2N-80MR-D 主机,沟通电源,40 点输入, 40 点继电器输出依据图 1-1 的扫描仪系统的工作流程图,PLC 掌握系统的输入信号有 9 个,均为开关量；其中 7 个行程开关, 2 个单操作按钮开关；PLC 掌握系统的输出信号有11 个,其中用于驱动夹紧机构电机正反转接触器KM1 、KM10 ,2 个用于驱动工作台升降机构电机正反转接触器 KM2
10、 、KM6 ,2 个用于驱动扫描机构电机正反转接触器KM3 、KM5 ,1 个用于驱动回转机构电机正转接触器KM4,2 个用于驱动工作台横移机构电机正反转接触器 KM7 、KM8 ,1 个用于驱动工作台横移机构电机停转接触器 KM9 ,1 个用于驱动夹紧机构电机停转接触器 KM11；掌握系统选用 FX2N-32-001,I/O 点数各为 16 点,可以满意掌握要求；且留有肯定裕量；1.5 I/O 端口安排表将 8 个输入信号、 11 个输出信号按各自各功能类型分好,并与 PLC 的 I/O 点一一对应,编排地址；表 1-2 是外部 I/O 信号与 PLC 的 I/O 端口安排表；表 1-2I/
11、O 端口安排表名师归纳总结 输入信号输出信号第 6 页,共 28 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名称功能I/0编号个人资料整理仅限学习使用I/0编号名称功能SB2 夹紧X000 KM1 夹紧机构电机正转接触器Y001 SQ1 工作态左上限位X001 KM2 工作台升降机构电机正转接触器Y002 KM3 扫描头电机正转接触器Y003 上行）SQ2 扫描头后限位X002 KM4 回转机构电机正转接触器Y004 KM5 扫描头电机反转接触器Y005 SQ3 工作台左下限位X003 KM6 工作台升降机构店家反转接触器Y006 下行）SQ4 工作台右限位
12、X004 KM7 工作台横移机构电机正转接触器Y007 SQ5 工作台右上限位X005 KM8 工作台横移机构电机反转接触器Y010 上行）SQ6 工作台左限位X006 KM9 工作台横移机构电机停转接触器Y011 夹紧机构电机反转接触器KM10 Y012 SB3 松开X007 KM11 夹紧机构电机停转接触器Y013 SQ7 夹紧机构滑台后限位X010 接线图1.6 I/OPLC 的输入输出接线便利简洁,便于掌握和爱护；可以清晰的满意系统功能的要求；依据表 1-2,可绘出 I/O 接线图如图 1-3 所示；图 1-3 I/O 接线图1.7 状态转移图 380 110 1 1 JS7-2A 3
13、80 110 1 1 1 1 延时及600 0.46 87*57*0.4180 0.44 107 JS7-3A 380 110 1 1 0.46 两种JS7-4A 380 110 1 1 1 1 断电0.0199.800 0.52 DH11S 380 110 1 1 2 2 延时99s DH14S 380 110 2 2 1s9min99s 本设计中采纳了三个时间继电器,由于掌握回路的电压为380V,所以这四种型号的时间继电器的触头额定电压都符合,而依据掌握要求,因此需要 1 个延时动作触头,并且在掌握回路中时间继电器不用频繁使用,额定操作次数满意,依据机构设计的要名师归纳总结 - - - -
14、 - - -第 10 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用求,工作台需要小巧,并且重量要小,所以尽量选用质量小,尺寸小的时间继电器；对于 T0 的选型,夹紧机构驱动电机为 36BF003,步距角为 1.5 ,设定电机每秒钟接收 300 个脉冲,那转速为每秒 300*1.5 =450 ,即转速为 75r/min,固定夹手与活动夹手的距离为 64mm,驱动齿轮中心线到活动夹手的距离为 108mm,一般镜框内槽的横向尺寸为 28mm,所以活动夹手需要前进 144mm,驱动齿轮的分度圆为 20mm,因此齿轮需要转 7.2 圈, 5.76s,选用
15、JS7-1A； 对于 T1 的选型,限位块驱动电机为42BYG009,步距角为 1.8 ,设定电机每秒钟接收 20 个脉冲,那转速为每秒 20*1.8=36 ,即转速为 6r/min ,扫描头的起始位置在镜框内槽的中心,一般镜框内槽长距为55mm,探针尖到探针套筒中心的距离为 4.5mm,所以探针要前进的距离为 23mm,齿轮分度圆直径为 17.5mm,周长为 54.95mm,因此,齿轮转了 23/54.95 圈,用时4.19s,延时时间在 0.460 之间,所以同样选用 JS7-1A；至于 T2 的选型,回转台驱动电机为 57BYGH350C,步距角为 1.2 ,设定电机每秒钟接收 50 个
16、脉冲,那转速为每秒 50*1.2 =60 ,即转速为 10r/min,回转台齿轮的传动比是 25/36,所以探针扫描镜框的转速为 10*25/36）=6.9444r/min,探针扫描镜框一圈的时间为 8.64s,延时时间在0.460之间,所以同样选用 JS7-1A；1.9.2 限位开关的选型表 1-4 HL 系列行程开关主要技术参数型号寿命容许操作容许操额定冲击误动作驱动杆种质量当按下夹紧按钮 SB2,将眼睛镜框靠在固定的夹手上,夹紧机构的滑台带动活动夹手前进进行夹紧,与此同时时间继电器T0 开头延时,延时时间为夹紧机构开头运动到活动夹手夹紧镜框的时间,即 0.153s,如图 1-6 所示；图
17、 1-6 夹紧机构夹紧状态梯形图2时间继电器 T0 延时 5.76s后,延时闭合触头闭合,工作台上行,如图 1-7 所示；图 1-7 工作台上行状态梯形图3当工作台上行,遇到限位开关 1,执行扫描头前进的动作,同时时间继电器 T1 得电开头延时,延时时间为扫描头开头动作到探针接触到镜框内槽并且有肯定压缩量,即4.19s, 如图 1-8 所示；图 1-8 扫描头前进状态梯形图名师归纳总结 4时间继电器T1 延时完毕之后,延时闭合触头闭合,回转台旋转并且时间继电器2得电延时,延时时间为回转台旋转一圈,即8.64s,如图 1-9 所示；第 12 页,共 28 页- - - - - - -精选学习资料
18、 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 1-9 回转工作台旋转状态梯形图5时间继电器 T2 延时 8.64s之后,扫描头后退,如图 1-10 所示；图 1-10 扫描头后退状态梯形图6当扫描头后退遇到限位开关2,执行工作台下行这个动作,如图1-11 所示；图 1-11 工作台下行状态梯形图7作台下行遇到限位开关3,工作台横向移动,如图1-12 所示；图 1-12 工作台横移状态梯形图8工作台横移遇到限位开关4,工作台上行,如图1-13 所示；图 1-13 工作台上行状态梯形图9工作台上行,遇到限位开关5,扫描头前进,同时时间继电器T1 延时 5.76s,如图1-14
19、 所示；图 1-14 扫描头前进状态梯形图名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用10时间继电器 T1 延时 5.76s 后,回转台旋转一圈,同时时间继电器 T2 延时 8.64s,如图 1-15所示；图 1-15 回转台旋转状态梯形图11时间继电器 T2 延时 8.64s后,扫描头后退,如图 1-16 所示；图 1-16 扫描头后退状态梯形图12扫描头后退,遇到限位开关2,工作台下行,如图1-17 所示；图 1-17 工作台上行状态梯形图13工作台下行,遇到限位开关3,工作台横向复位,如图1
20、-18 所示；图 1-18 工作台复位状态梯形图14工作台横向复位,遇到限位开关7,工作台横移机构停止动作,如图1-19 所示；图 1-19 横移机构停止运动状态梯形图名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用15当两边镜框内槽的数据收集完毕之后,操作人员按下松开按钮 SB3,夹紧机构的滑台带动活动夹手后退,并且松开镜框,如图 1-20 所示；图 1-20 夹紧机构松开状态梯形图16夹紧机构滑台后退遇到限位开关8,夹紧机构停止动作,如图1-21 所示；图 1-21 夹紧机构停止运动状态梯形图2.
21、 掌握电路与电机驱动器接线2.1 步进电机驱动器选型表 1-5 步进电机驱动器DM与 CTM系列主要技术参数名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 型号工作电压输出电流个人资料整理仅限学习使用外型尺寸型号说明适配电机DC A mm DM320C 18-30 0.2-2.0 超小体积,超低成本36,39,86*55*20.5 DM422C 18-40 0.2-2.2 超小体积,低速性能42 42, 57 86*55*20.5 DM432C 18-40 优异42, 57 116*69.2*26.0.3-3.2 低速性能优异
22、5 DM442 18-40 0.3-4.2 高中低速性能优异42,57,116*69.2*26.86 5 DM556 18-50 0.3-5.6 高中低速性能优异42,57,118*75.5*34 DM856 18-80 0.3-5.6 高中低速性能优异86 42,57,18*75.5*34 DM1182 70-150 0.7-8.2 高中低速性能优异86 86,110 200*145*83 3DM683 18-60 3.2-8.3 高中低速性能优异57, 86 118*75.5*33 CTM3H660M 20-60 0.3-6.0 高中低速性能优异57,85,86 118*75.5*34 C
23、TM3H860M 20-80 0.3-6.0 高中低速性能优85,86 118*75.5*34 夹紧机构采纳电机型号为36BF003,相数为3,步距角1.5 /3 ,电压27V,电流1.5A , 因 此 选 用 DM320C ； 镜 片 磨 边 扫 描 机 构 的 升 降 机 构 采 用 的 电 机 型 号 是36BF003,相数为 3,步距角 1.5 /6 , 电压 27V, 电流 1.5A；依据上述主要参数,选用DM320C；工作台的横移机构采纳36BF002II, 相数 3, 步距角 3/6 ,电压 27V,电流0.6A ； 根 据 上 述 主 要 参 数 , 同 样 选 用 DM320
24、C ； 驱 动 回 转 机 构 回 转 的 电 机 选 用 57BYGH350C,相数为 3,步距角 0.9 /1.8 0.36 /0.72 ,电压 40V, 电流 5.8A；依据上 述主要参数,选用 CTM3H660M ； 掌握限位块的步进电机采纳 42BYG009,相数为 3,步距角 1.8 ,电压 22V,电流 0.6；依据上述主要参数,选用 DM320C；2.2 驱动器接线图此镜片磨边机构总共采纳5台三相步进电机,对于驱动器的选型采纳2 种驱动器,DM320C 和 CTM3H660M ；2.2.1DM320C驱动器接线图采纳 DM320C 步进电机驱动器对 36BF003、36BF00
25、2II、42BYG009这4台 调试采纳的仪器和设备： FX 2N-60MR 可编程掌握器一台,手持编程器一个,继电 接触器面板；2 调试要求：将设计方案编写的程序通过电脑或者手持编程器输入到 FX 2N-60MR 可 编程掌握器,并且运行,分析运行的结果是否满意设计要求；对原程序进行修改、补 充,使程序完全符合掌握要求； 3 在调试过程,积极摸索,从不同的角度进行课题的方法求解；其中仍有用基本指 令编程的一组程序；经过调试,在功能方面也能满意系统工作的需求；其掌握梯形图 如图 1-25所示；名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - -
26、 - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 1-25 基本指令的程序梯形图运行后得出的基本指令程序如图 1-26 所示；名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1-26个人资料整理仅限学习使用基本指令程序3.2 工作时序图当 PLC 得电后,操作人员将眼镜镜框一边靠在固定的夹手上,按下夹紧按钮SB2X000）,夹紧机构夹紧 Y001）,同时时间继电器T0 得电, 0.153s 后工作台上行Y002）,限位开关 1X001）变为 ON, 扫描头前进 Y003）,同时时间继电器 T1 得电, 1.67s 后即探针接触左
27、镜框内槽并有微小压缩量,回转台旋转 Y004）,同时时间继电器 T2 得电, 8.67s 后即探针扫描左镜框一圈,扫描头后退 变 为 ON,工 作 台 下 行 变 为 ON, 工 作 台 横 移变为 ON,工作台上行 Y002）, 限位开关 5X005）变为 ON,扫描头前进 Y003）, 同时时间继电器T1 得电, 1.67s 后即探针接触右镜框内槽并有微小压缩量,回转台旋转Y004）,同时时间继电器T2 得电, 8.67s后扫描头后退变为 ON,工作台下行 Y006）,限位开关3X003）变为ON,工作台横向复位 Y010）,限位开关7X007）变为 ON,工作台停止动作 ,夹紧机构松开
28、Y012）,取走眼镜,限位开关11X011）变为 ON,夹紧机构停止动作 Y013）；由此过程可以得到以下时序图如图 1-27 所示；名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 1-27 3.3 掌握指令表经过调试,程序能实现正确的运动过程,因此得到正确的指令程序如图 1-27 所 示；0 LD M8002 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用1 SET S0 3 STL S0 4 LD
29、X000 5 SET S20 6 STL S20 7 LDI Y002 8 OUT Y001 9 OUT T0 K58 10 LD T0 11 SET S21 12 STL S21 13 LDI Y003 14 OUT Y002 15 LD X001 16 SET S22 17 STL S22 18 LDI Y004 19 OUT Y003 20 OUT T1 K42 21 LD T1 22 SET S23 23 STL S23 24 LDI Y005 25 OUT Y004 26 OUT T2 K86 27 LD T2 28 SET S24 29 STL S24 30 LDI Y006 31
30、 OUT Y005 32 LD X002 33 SET S25 34 STL S25 35 LDI Y007 36 LDI Y010 37 OUT Y006 38 LD X003 39 SET S26 40 STL S26 41 LDI Y002 42 OUT Y007 43LD X004 44 SET S27 45 STL S27 46 LDI Y003 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用47 OUT Y002 48 LD X005 49 SET S28 50 STL S28 51 L
31、DI Y004 52 OUT Y003 53 OUT T1 K42 54 LD T1 55 SET S29 56 STL S29 57 LDI Y005 58 OUT Y004 59 OUT T2 K86 60 LD T2 61 SET S30 62 STL S30 63 LDI Y006 64 OUT Y005 65 LD X002 66 SET S31 67 STL S31 68 LDI Y007 69 LDI Y010 70 OUT Y006 71 LD X003 72 SET S32 73 STL S32 74 LDI Y011 75 OUT Y010 76 LD X006 77 SET S33 78 STL S33 79 OUT Y011 80 LD X007 81 SET S34 82 STL S34 83 LDI Y013 84 OUT Y012 85 LD X010 86 SET S35 87 STL S35 88 OUT Y013 89 OUT S0 90 RET 91 END 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 1-28 结论此设计是针对现今镜片