履带式智能型采棉机电气控制系统设计开题报告..doc

南京工程学院 本科毕业设计（论文）开题报告 题目 履带式智能型采棉机电气控制系统设计 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 学生姓名： 指导教师： 学生姓名 学号 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师姓名 职称 所在院系 课题来源 自然科学基金与部、省、市研究课题 课题性质 工程设计类 课题名称 履带式智能型采棉机电气控制系统设计 毕 业 设 计 的 内 容 和 意 义 研究内容: 1．调研并熟悉课题及有关资料，写出开题报告； 2．提出履带式智能型采棉机的主要功能需求及关键技术指标； 3．构建履带式智能型采棉机电气控制系统的总体结构； 4．对电气控制系统进行相应的详细设计； 5．绘制智能型采棉机电气控制系统原理图； 6．按要求翻译有关的英文技术资料； 7．撰写毕业设计说明书（论文）。 研究意义： 棉花是我国的主要经济作物之一，主要产于长江棉区、黄淮棉区和新疆棉区。棉花种植的主要作业环节均已实现机械化，但棉花收获在我国目前仍大量采用人工作业。然而，若使用常规的手工采棉，则面临劳动强度大，同时，由于一些农民质量意识淡薄，使采摘的棉包一致性差，不具备价格导向性。机械采摘依然是我国棉花产业的发展方向，但如何让采摘机器人准确的判断出棉花的品级、保证棉花的质量，则是主要制约因素[1]。 美国从1850年开始研究机械采棉技术，共报专利1000多项。1942年采棉机投入批量生产，这期间许多人试验了不同的方法来进行棉花采摘[2]，具体包括采用真空吸力抽吸棉花，采用静电吸力采摘棉花，采用机械型将棉花整棵切断在将纤维分离，采用采摘型机器人直接对棉花进行采摘等。1964年基本实现采棉机械，1975年棉花机械采摘程度达到100%，现拥有采棉机5万台。美国采棉机有两大生产厂商即约翰迪尔公司和凯斯公司[1]。 我国的采棉机研究始于1950年，从开始就受国外采棉机的影响[3]。到目前为止，从国家知识产权库得来的信息显示有关采棉机及其部件的专利仅24项，且有一部分还是国外厂商在我国申请的。然而，应当指出的是，直到目前为止，尽管该项目得到国家财政的大力支持，但是其产业化效果并不理想。采棉机在推广使用中存在困难，概括起来主要有4个方面：一是采棉机的质量不高，含杂质较多；二是交花时，被扣除的杂质比例太高；三是使用机采作业成本过高；四是用人工采棉标准来评定采棉机的等级，造成棉农收入下降。 鉴于此，针对我国棉花品种多、纤维短、收获期长等特点[4]，在短时间内无法改变棉花农艺的情况下，研制智能型采棉机器人已经迫在眉睫，智能型采棉机综合了人工采摘和机械式采摘优势，机器人学习棉农采棉专业，可保证棉花的品质之间的矛盾；其高效性可节省大量的人力财力，从根本上解决棉花采摘的效率与品质之间的矛盾，具有极其深远的战略意义[5]。 文 献 综 述 文献[6]提出的智能棉花采摘机器人的设计方案，基于机器视觉。运动控制子系统采用YASKAWA MP2100为核心的，可同时控制四自由度和X轴的机器人。这种设计具有优良的实时能力和良好的可扩展性。SEED-VPM6423CCD摄像机的接口模块基于机器视觉子系统，可以达到高效，精确的识别。所有的子系统相互沟通的PCI总线和工业控制计算机，可以协调棉花采摘处理。 文献综述 1．电气控制系统设计 电气控制设计包括电气原理图设计和电气工艺设计两部分[7]。电气原理图设计是为满足机械及其工艺要求而进行的电气控制设计，电气工业设计是为了电气控制装置本身的制造、使用、运行及维修的需要而进行的生产工艺设计。前者直接决定着设备的实用性、先进性、和自动化程度的高低，是电气控制设备制造的核心。后者决定着电气控制设备制造、使用、维修的可行性。直接影响电气原理图设计的性能目标和经济技术指标的实现 2．运动控制系统设计 安川MP2100基板运动控制卡为PCI半尺寸形式，可同时最多控制16个坐标轴，传输速度为10Mbps（MECHATROLINK-II）,具有良好的抗干扰能力[6]。MP2100安装在工业控制计算机PCI插槽中，通过MECHATROLINK-II运动网络连接各个伺服单元，由它驱动电动机运动。同时还具有51种运动控制应用程序接口（API），使计算机能够更加顺利地控制伺服驱动，从运动程序的编制到指令都能自由执行。 3．机器视觉系统设计 机器视觉系统采用3路CCD视频输入[6]，其中支架上方两个CCD构成双目视觉系统可以在较大视野范围内获得图像信息，由于它们采取固定安装形式，所以既可以观察到目标区图像，即棉花的信息，也可以观察到机器人末端的情况。为了获得单朵棉花更加准确的信息，在机器人末端执行器上再添加了一路C