第三章精密仪器总体设计.PDF

第三章 精密仪器总体设计 教学要求：了解精密仪器设计的基本原则，掌 握精密仪器的设计原理和总体设计内容，熟悉精 密仪器的总体设计过程。 教学内容 3-1 总体设计的相关知识 3-2 总体设计内容 3-3 总体设计举例 第二节 总体设计内容 1、工作原理的选择 2、系统设计 3、主要参数和技术指标的确定 4、系统简图的绘制 5、总体布局的考虑 6、总体精度的分配 7、造型设计 8、总体设计报告 第三节 总体设计举例 某钢厂要求研制钢锭尺寸在线测量控制系统，测量尺寸， 控制体积达到要求时将钢锭锯断。 要求：设计长度方向的测量装置。 在长度方向的要求为：段长公差 （0，+20mm ）， 段长范围4~10m ，分辨率4mm 。厂房内允许安装设备高度 4m 。 分 析 钢锭尺寸在线测量控制系统功能： •测量: 长(L) ，（宽(W) ，高(H)尺寸作为已知量输入 ） •控制: 体积V =L ·W ·H （长度L = V/( W ×H ） ）→锯断信号 （锯断设备接收，完成锯断动作） 长度测量：输入： 长度L （钢锭） 输出：长度数字信号→计算装置（数据处理装置， 同时接收W、H信号，并计算得V值） 总 体 设 计 1、测量（工作）原理 2 、主要结构设计 3、系统简图 4 、系统布置 5、主要参数设计 6、精度 一、工作原理的选择 非接触测量，利用光学成像原理，将L →象。 输出信号，应为数字信号。 ∴象→电→数字， 须进行光- 电和A/D转换。 二、主要结构设计 （1）感受、转换部件的选择 （2）数据处理部件选择 （3）标准量选择 1、感受、转换部件的选择 采用：CCD摄像机—— 物镜：输入钢锭长度信息的（物）亮度，L 作 为物高（光学系统）； CCD：输出象的电信号； 图像采集卡：电信号→数字信号（数字图象）。 2、数据处理部件选择 （1）计算机图像处理：数字信号→提出长度L 值， （2 ）计算V =L ·W ·H 是否等于规定值： 如果是，则让控制装置发出控制信号（如锯床的开启 信号）。 如果不是，则继续测量计算。 3、标准量选择 作用：标定。 刻线尺（钢尺） 定标点 三、系统简图 四、系统布置 摄像机固定于钢锭上方 进行测量； 保护：冷却——水 防尘——压缩空 气吹拂； 信号传输：测量信号 （视频信号）通过光缆 送到主控室和锯床操作 室。 摄像机监视测钢锭的下 边缘。 五、主要参数设计 1、放大倍数 2、象方分辨率 3、焦距 4、像面视场照度均匀性 1、放大倍