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基于射频识别的刀具信息采集与管理系统设计

摘要

刀具的磨损情况直接影响并决定着加工件的加工精度，决定加工件的加工质量。刀具的损坏不仅会导致工件报废，出现残次品，价格高昂的设备损坏，还会影响设备的加工进度。为了保证高质量高效率的加工情况，一定要对刀具进行迅速，精度高的测量。旧式的接触式测量方法，刀具角度误差较大，测量时间久。

本文设计了一款非接触式测量平台。介绍了测量平台的结构，对测量平台控制系统进行了选型设计。

（1）采用了激光三角法进行刀具的形状尺寸测量。并提出了配合激光三角法的回转式工作台。由步进电机带动蜗轮蜗杆，实现刀具的旋转。

（2）通过对比单片机和PLC两种控制核心，最终选择结构简单，运行效率高的单片机控制。

（3）测量平台控制系统由由旋转平台本体，中央处理单元，角度测量模块，显示模块，键盘模块，电源模块组成。

（4）本文完成了控制系统硬件原理图，原理图的仿真及印刷电路板图，并完成了单片机控制软件编写。

该测量平台通过单片机程序的编写，用按键控制步进电机的启停，带动蜗轮蜗杆运动，从而实现分度盘的转动，并显示出分度盘转动角度。配合激光三角法。实现对刀具磨损的精准快速检测。自动化程度高，节省了大量的人力物力资源，大大提高了工作效率和降低了成本，并且操作十分简便。

关键词：激光三角法；原理图；PCB;步进电机；蜗轮蜗杆

目录

TOC\o1-3\h\u23638第一章绪论 1

230101.1课题的研究背景 1

309771.2国内外研究现状 1

116011.2.1国内研究现状 1

42381.2.2国外研究现状 2

17261.3课题的研究意义 3

8997第二章总体方案设计 5

299442.1总体结构的方案设计 5

242162.1.1方案一：基于plc控制 5

183942.1.2方案二：单片机控制 5

39352.2本章小结 6

3551第三章机械结构设计 7

139223.1机械结构简图 7

100493.2步进电机选型设计 7

210213.2.1等效负载转动惯量和等效负载转矩的计算 7

253563.2.2步进电机的校核 8

76563.3蜗轮蜗杆的设计计算 9

322063.3.1设计计算 9

246713.3.2强度校核 9

222223.4蜗杆轴的设计 10

272103.4.1最小直径 10

61263.4.2轴上载荷及其轴承的校核。 11

126513.5蜗杆上零件的定位，固定和装配 13

116833.6本章小结 15

3873第四章控制系统设计 16

60554.1控制核心 16

104344.2电源电路 17

82804.3时钟电路 17

307394.4复位电路 17

142984.5键盘模块 18

236344.6显示模块 18

228984.7驱动放大芯片 20

83574.8角度测量模块 23

217014.9刀具测量模块 23

27974.9.1激光发射器 23

250374.9.2CCD相机 24

241454.10本章小结 24

24011第五章软件设计与电路调试 26

222665.1软件设计 26

165155.2电路调试 26

43135.3本章小结 28

5240第六章电路图的绘制 29

65076.1电路原理图的绘制 29

210076.2PCB板图的制作 30

114826.3本章小结 31

15552第七章经济性分析 33

24815第八章结论 35

21668参考文献 37

STYLEREF标题1\n第一章STYLEREF标题1绪论

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绪论

课题的研究背景

刀具几何参数的测量是在刀具设计、制造和重磨过程中不可缺少的重要环节。数控机床是通过数控系统以数字方式控制刀具的运动以实现对工件的切削。在加工过程中，车刀的前后端面不断受到挤压和摩擦。长时间高温高压会导致刀具磨损或塌陷。刀具被破坏后不仅会导致工件报废及昂贵设备的损伤。在零件加工的过程中刀尖的尺寸会直接影响零件加工的精度、效率及经济效益，为了保证数控机床和加工中心的操作效率和加工质量，必须对刀具进行快速，高精度测量。在金属零件加工过程中，加工刀具的磨损也会影响零件的加工