钢管圆周截面自动测量系统的研究-机械工程专业论文.docxVIP

摘要本论文通过阐述国内钢管行业在制造环节中产生的问题论证了钢管圆周截面自 摘要 本论文通过阐述国内钢管行业在制造环节中产生的问题论证了钢管圆周截面自 动测量系统存在的意义，对国内外的现状进行了分析。根据《天然气输送管道用钢 管通用技术条件》的要求确定自动测量系统的设计要求。 首先，对系统总体方案进行了简述，对设计条件、设计参数和技术参数做出了 明确规定。分析了四种圆度误差的评定方法，即最小二乘圆法、最小外接圆法、最 大内接圆法和最小区域法，并对所选定的最小二乘圆法进行了算法推导。 之后，介绍了现代光电检测技术，分别分析了直射式与斜射式激光三角法，同 时对PSD和CCD这两种工作原理的激光传感器进行了比较。结合再现性、线性度 等测量参数阐述了选用KEYENCE公司的LK．G400激光位移传感器的依据。 然后，以S7-315 PLC作为控制系统并进行相应组态；以研华工控机作为上位机； 以SINAMICS$120变频器作为伺服驱动系统并对配置软件Starter的定位功能进行 了图解。 最后，为确定数据高速采集传输的可行性，本论文对PLC的时间周期进行了详 细描述，通过对系统数据传输过程中时间周期的计算，决定淘汰模拟量信号输入模 块采集信号的方案而采用串口通信模块CP341直接接收数字量信号实现数据传输。 通过VB编程实现最小二乘圆算法并引用一组实验数据验证程序运行的可靠性。此 外，对系统误差也进行了一定的分析。 关键词：最小二乘圆；激光三角法；激光位移传感器；再现性；线性度； between between straight beam method of Laser Triangulation and angle beam method Laser Triangulation．The differences between PSD and CCD are brought into comparison·In this system，LK—G400 series product is used as the sensor· Next．S7．3 1 5 PLC is used as the control system，IPC-6 1 0MB is used as upper machinc．SINAMICS S 1 20 series inverter is used as the Servo System．Introduce how to use locate function in Starter． Finallv．in order to make sure the data Can be transmit at high speed，the time of PLC is calculated to choose the best plan．By comparison，replace the analog input with CP341 moelule．Use the least．square circle arithmetic which programmed by Visual Basic to calculate the experimental data．The systematic error is analyzed at last． Keywords：Least．Square Circle，Laser Triangulation，Laser Displacement Sensor， repeatability，linearity 目 目 录 摘要 i Abstract ．． ． ． ．． ．． ． ． ． ． ．ii 第l章绪论 1 1．1．课题来源与国内外发展现状 ．1 1．1．I．课题来源 ．1 1．1．2．国内外发展现状 ．2 1．2．课题研究目标、研究内容及科学意义 ．．3 1．2．1．研究目标 ．3 1．2．2．研究内容 ．3 1．2．3．科学意义 ．3 第2章系统总体设计方案 5 2．1．系统总述 ．。 ．5 2．1．1．系统方案总述 5 2．1．2．技术规范 ．5 2．2．设计条件、设计要求与设计思想 5 2．2．1．设计条件 ．5 2．2．2．设计要求 ．6 2．2．3．设计思想 ．6 2．3．技术参数 ．．6 2．4．系统组成框架 ．7 2．4．1．系统框架图 ．．7 2．4．2．系统总图 ．7 2．5．测量原理与算法 ．．8 2．5．1．测量要求规范 8 2．5．2．测量原理 10 2．5。3．圆度误差的评定方法 ．．12 2．5．4．最小二乘圆算法 13 第3章光电检测技术 ．．． 19 3．1．激光三角法概述 ．19 3．1．1．直射式 ．．19 3．1．2．斜射式 ．．20 3．2