旋转控制（精选12篇）
旋转控制 篇1
随着物质的丰富, 各种各样的物件充斥着人们生活, 如何更好的分类储取物品成为一个问题, 更好的分类意味着方便生活, 节约时间, 提高效率。同时, 在社会高速发展的时期, 空间的成本急速的上升, 尤其是在发达城市, 高效的使用隐蔽空间成为当下的热点。无论是在家庭还是在工厂, 节约空间就等于着节约成本。而当下的储物产品, 如抽屉、柜子等虽然十分普及但也有其弊端, 储存空间死板, 无法实现分类以及转换。要取出存储在内部的物品必须全部抽出抽屉, 从而从设计本身就限制了储物柜的尺寸。本作品就是希望能够在抽屉内部实现空间的旋转, 以达到分类以及缩短抽出距离的目的。可以更好的方便生产生活中存取物品、并对物品进行分类储存。适用于生活工厂等需要分类储存的场所, 如药品的存放, 工厂中电子元器件的存放等。
1 国内外研究现状分析
通过对专利的查询可得知, 目前有一两个产品名称相近但运作方式不同的专利产品存在, 结构与我们的具有较大差异, 这些产品在机械部分过于复杂, 成本较高, 不便于制作。虽有电机, 但在智能控制部分又显得不够人性化, 没有实现精确快速又方便操作的功能要求。
2 基本原理分析
需要取用物品时, 按动按钮, 单片机中断系统响应并执行该动作, CPU处理并将响应传给继电器, 继电器控制电机, 此时同步带转动, 带动储物盒转动, 光电门检测到转动信号并向单片机发送计数脉冲, 经单片机处理返回到继电器, 电机则相应编号的储物盒就转到当前的位置。
3 传动部分
3.1 传动方式选择
在选择传动方式时, 由于考虑要定位盒子, 所以备选的方式有链条传动和同步带传动。链条传动平稳, 传动可靠性强, 但精度低, 质量大, 安装精度要求高。而同步带传动精度高, 质量轻, 结合了带传动和齿轮传动的特点。有以下优点:1) 传动比恒定;2) 结构紧凑;3) 由于带薄而轻, 抗拉强度高, 故带速高达40m/s, 传递功率可达200KW;4) 效率高, 高达0.98。故最终选用同步带传动, 经三维建模仿真如图:
下部用两个带轮传动, 通过电机带动中心轴, 使同步带转动, 从而是连接在附板链条的收纳小盒也转动。
3.2 电机的选择
开始时, 考虑到控制的精准和效率, 经讨论, 选用#47型号步进电机。但是, 在进行了市场调查后, 发现步进电机需要的电源适配器和驱动器的体积太大, 所以, 经再次讨论, 最后选定直流减速电机, 其参数如下:型号:ZGA60FHH68, 空载转速50 r/min, 额定转速35r/min额定力矩8.8kg·cm。经试验算出输入转速为12~15r/min, 因此取两轴传动比i=3。
3.3 回转抽屉传动带 (同步带) 的确定
回转抽屉利用同步带带动盒子转动:
优点:精度高, 重量轻, 可定制, 方便加工, 可吸收一定程度震动, 结合了带传动、齿轮传动和链条传动的特点。
设计背景:抽屉大小大概为500×250mm, 高度约150mm, 理想中心距约250mm。
确定齿形。根据性能及常用性, 选择齿形为梯形齿传动平稳可靠。根据背景结合同步带的系列标准选用L型同步带。
此处选择代号为100的L型同步带, 带宽bs=25.4mm
同时对应选择有双边挡圈的带轮, 对应带轮的最小宽度为bf=26.7
节径d=zPb/ (pai)
外径da=d-2*&
查表得小带轮最小齿数>12
选择齿数z=26
核算确定最终带轮直径与节线长度
此时算得d=78.83mm
带长为L0=26×9.525+250×2=747.65mm, (计算所得带长) 对比同步带节线长度Lp系列:选择
所以选择节线长度Lp=762.00mm
计算所得带长L0=747.65mm
实际中心距a=a0+ (Lp-L0) /2=257.175mm
最终选择型号300L100型同步带, 实际中心距a=257.175, 则Δa=±0.3mm。
4 位置设计
4.1 盖板设计
为使轴轻巧, 考虑到传动力矩和应力要求, 选用6061和6205铝合金。6061铝合金要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性, 如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材6205铝合金厚板、踏板与耐高冲击的挤压件。盖板的图为:
4.2 连接件
中间两个通孔用于将同步带与其用钓鱼线牢牢记住, 与同步带接触的面再使用硅橡胶进行粘合和减震, 另一面与盒子间使用AB胶进行固接。
4.3 滚轮的选择与安放
联接点在底板。安装方便, 定位准确, 但当运动不平稳是将导致“卡死”。联接点在盒子。不会出现“卡死”现象, 且所用滚轮少, 但安装稍繁琐。
4.4 用于光电门检测贴片的安装
为使光电门能正常检测到是否有盒子到达指定位置, 我们自主加工了一批贴片用于黏在盒子下方, 伸出一定距离, 被光电门检测到。
采用对极型光电门EE-SX670A, 用以检测是否有盛物盒到达指定位置, 既贴片是否挡住光电门。最后用CAD的系统零件图和装配图, 装配示意图如图所示:
5 控制部分
该项目采用STC89RC52单片机控制, 接受传感器型信号和扫描开关按钮, 控制继电器来控制直流减速电机的运行, 电机的换向用H桥式电路来实现 (如图中的4个继电器) 。利用电路仿真软件得电路图为:
脉冲计算方式为:
如上图所示, 定义顺时针转动为逆向, 逆时针转动为正向。
实物样机
6 结论
研究中, 对利用同步带和链条的抽屉都做了实验, 发现, 利用链条的系统从宏观看是连续的, 但实际上是间断的, 且链条刚度远大与同步带, 所以运动振动小, 利用这一特点可运用在数车的自动换刀上。转动的轴应设计成双轴承系统, 否则过大的剪力会使系统瘫痪。另外, 作为智能抽屉, 程序的后续工作是让其具有自检系统和故障排除系统, 尽量使程序更可靠。
摘要：普通抽屉由于抽出空间的限制, 内部的物品很难抽出, 最重要的是不能实现物品的有效分类。基于此, 利用链条或同步带连续传动且结构紧凑的特点, 结合单片机、光电门、H桥换向电路等电子器件的原理, 设计出了一种新型的智能抽屉, 即自动旋转分类储物柜。它能利用狭长的空间并实现物品的有效分类, 是一种自动的, 有数据储存功能的新型抽屉。实验室的样机表明, 它能实现所述功能, 并能运用于许多场合。
关键词：抽屉,分类储物,同步带,链条,单片机
参考文献
[1]马俊, 王玫.机械制图 (第4版) [M].北京:北京邮电大学出版社, 2007.
[2]秦世伦.工程力学[M].北京:机械工业出版社, 2012.
[3]廖念钊.互换性与技术测量 (第五版) [M].北京:中国计量出版社, 2007.
[4]机械原理 (第七版) [M].高等教育出版社, 2006.
[5]工程力学 (静力学与材料力学) [M].高等教育出版社, 2004.
[6]邱宣怀.机械设计 (第四版) [M].高等教育出版社, 1997.
[7]工程机械[J].道路冰雪清除技术及发展趋势, 2005.
[8]机电产品开发与创新, 2009.
旋转控制 篇2
旋转拖把首先区别于传统拖把之处就是能够旋转。通过旋转产生的离心力的原理，利用一点人力就使拖把像在洗衣机里甩干的效果一样。那么，旋转拖把好用吗？
旋转拖把相对于传统的拖把而言，使用起来效果更佳。因为旋转拖把是一种新型拖把，可以克服了过去所有拖把的缺点，而且做到轻便易拿，清洗容易，双手完全不沾污，远离污渍和污水，连地面碎屑都轻松沾附。
另外，旋转拖把具有超强的吸水性，旋转拖把附赠的脱水桶，采用离心力原理，只要轻踩踏板，就能快速把水甩光光！旋转拖把的拖把头是由特制的超细纤维做成，超强的吸水性能保证拖地不再有水渍。
旋转拖把的优点首先在于其的出现着实让众家庭主妇省了不少力，扫把拖把这类清洁工具从来就少不了。其次，和普通拖把比起来，旋转拖把具有更强的吸水性，只要旋转就可以把水甩光，受到很多人的喜爱。其主要的特别包括如下：
1、新型脱水装置，也是采用人体工学设计原理，还可以自行控制布条干湿度。独特棉头纤维，吸水除污、耐磨抗菌，同时不会划伤各种地板。轻轻松松让您美美做家事，快速、舒适、更加健康合理。
2、可360度任意旋转的新型的旋转拖把头专利设计，最新的洗涤装置，轻轻一压，清洗棉头轻松简单合理。也不会刮伤各式各样的地板或者是其他的清洁面的精致表面。
3、独特旋转甩干功能，轻松保持拖把干净整洁。
怎么选购旋转拖把
既然旋转拖把相比于传统的拖把而言方便更多，那么，我们该如何挑选好的旋转拖把才好呢？
1、杆柄顺手好拿不易脱落转动。
2、拖把布面吸水力佳。
3、擦地拖把材质不掉屑。
4、拖布易拧干水分不耗力。
5、拖布易除脏清洁不黏附污垢。
6、需求不同来选择不同功能。
7、居家空间储放不占位。
另外，我们要选购合适的旋转拖把，还要注意其值得选购的理由，根据特点进行挑选：
1、挑选更省力、省时、省水的。洗拖把基本上是不必手接触到水。所以很力、省时；清洗拖把时，而且绝对干净。第一次的脏水不带到第二次里，所以很省水；所有动力都是物理原理，所以不必电，真正的环保产品。
2、挑选吸水性强、脱水性更强的。拖把头是用的超细纤维，普通棉拖布的三倍以上；耐磨抗菌，吸水性和吸附力超强。不会刮伤地板，纤维的接触面积大，与物体表面的接触面广，达到最佳的去污除尘效果；用途广泛，拖地、擦窗、擦车等通通搞定。
旋转体体积与旋转轴之间关系 篇3
关键词：学生；探究；学习
中图分类号：G633.63文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2011）07-184-02
新课改的主要特点之一就是让学生自主学习，自主探究。在平常的教学过程中，教师可以参考教科书里面的习题，给学生创建一个探究的平台。下面我将自己在教学中如何引导学生探究的一例与大家共同分享。例如，在普通高中课程标准实验教科书--数学 2的第32页，（习题1.3B组）第3题，从原有问题出发，通过学生自发探究，研究了三角形沿各边所在直线旋转所成几何体的体积与旋转轴之比成反比这一结论，进而探究旋转体体积与旋转轴之间关系。下面给出探究过程如下：
原题：分别以一个直角三角形的斜边、两直角边所在直线为轴，其余各边旋转一周形成的曲面围成三个几何体，画出他们的三视图和直观图，并探讨他们体积之间的关系。
分析：本题为B组题目，要求学生有一定的知识基础，但为了教学时能照顾到多数学生，我们先以一个特殊的直角三角形为例来开始探究：如图所示直角三角形ABC，
AC=5,BC=12,AB=13,AB边上的高CD=
先通过学生小组讨论，，提出各个旋转体的求法。
第一个旋转体：体积1： 以AC边为旋转轴，所成几何体如图所示，其体积为V1:
r=BC=12h=AC=5
V1= sh
=兀r2h
= 兀144×5=240兀
第二个旋转体：体积2：以BC边为旋转轴，所成体积如图所示，其体积为V2
r=AC=5 h=BC=12
V2= 兀r2h
= 兀25×12
=100兀
第三个旋转体：
体積3： 以AB边为旋转轴，所成几何体如图所示，其体积为V3
r=CD=h1=AD h2=BD
V3=V上+V下
= sh上+ sh下
= s（h上+h下）
= s×AB = 兀（6013）2×13=
结论：V1:V2=240兀：100兀=12：5=BC:AC；V2:V3=100兀：（1200兀13）=13:12=AB:BC；
V1:V3=240兀：（1200兀|13）=13:5=AB:AC
通过本题直角三角形的探讨，教师可以让学有余力的学生进行如下猜想：如图4所示的一般锐角三角形ABC
各边为a、b、c各边高为BF、AE、CD，是否也会满足这种比例关系？{说明：证明时需用正弦定理a/Sin=b/SinB=c/SinC，如果学校教学安排为必修系列14532的话，学生有此基础，否则需要教师辅助}这时，小组中分析能力较强的学生给出下列情形，进行探讨。探究结果：
1、以AB（AB=c）为旋转轴，所成几何体如图所示，其体积为V1
r=CD=SinA bh1=BDh2=AD
V1= sh1+1/3sh2
= s(h1+h2)
= CD2×兀×AB
=(SinAb)2兀×c
= （SinA）2×b2×c兀
2、以BC(BC= a)旋转轴，所成几何体如图所示，其体积为V2
r=AE=SinB ch1=BEh2=CE
V2= sh1+1/3sh2
= s(h1+h2)
= AE2×兀×BC
=(SinBc)2×兀×a
= （SinB）2×c2×a兀
V1:V2=[13(SinA)2×b2×c兀][13（SinB）2×c2×a兀]
=[（SinA）2×b2][(SinB)2×c×a]
=[(SinA)2×(a×SinBSinA)2]/[(SinB)2×c×a]
=a/c
3、以AC(AC=b)为旋转轴所成几何体如图所示，其体积为V3
同理得证：V2:V3=b/aV1:V3=c/b
探究结论：锐角三角形沿各边所在直线旋转所成几何体的体积与旋转轴之比成反比。而后学生又提出要研究钝角三角形、梯形等沿各边为旋转轴所成几何体的体积之比同样与旋转轴成反比，可以留作课后的探究活动，在此不再赘述。
通过课本习题的拓展探究，不仅落实了新课改的要求，而且学生的学习积极性有了很大提升，不失为一个比较好的尝试。请各位教育同仁不吝指教。
水平定向钻机的旋转调压控制系统 篇4
水平定向钻机是一种在不开挖地表的条件下,铺设各种地下管道和电缆的施工机械。大型水平定向钻机旋转液压系统最大压力的设定,是通过溢流阀溢流压力来实现的,水平定向钻机旋转液压系统液控溢流阀一旦选定后,其最大溢流压力即为定值,该旋转系统的最大保护压力也为定值。
大型定向钻机旋转系统的最大溢流(保护)压力是按照标配(较粗)钻杆的旋转扭矩设定的。当大型水平定向钻机所钻孔径较小时,需通过变径接头使用较细的钻杆。此时因使用的钻杆较细、强度较低,当钻杆遇到大石块或流沙等阻力较大的障碍物时,常常造成钻杆变形或钻杆与钻杆连接处螺纹损坏,而此时旋转液压系统溢流阀仍未达到溢流压力。这样还将造成钻杆损坏,并会影响工程质量和施工安全,给用户带来极大的损失。
2. 改进方法
为解决使用大型水平定向钻机钻小直径孔时出现的上述问题,我们将大型水平定向钻机旋转系统改为旋转调压控制系统。
该控制系统由电源总开关1、蓄电池2、点火开关3、保险丝4、旋转手柄5、测压传感器6(0～60MPa)、控制器7、显示器8、左旋电磁阀9、右旋电磁阀10组成,如附图所示。
1.电源总开关2.蓄电池3.点火开关4.保险丝5.旋转手柄6.测压传感器7.控制器8.显示器9.左旋电磁阀10.右旋电磁阀
水平定向钻机工作时,动力头可在钻架上前、后运行。动力头前方的钻铤连接钻杆,钻杆左、右旋转通过旋转手柄前推或后拉来实现。向前推或向后拉的行程越大,旋转手柄的S端输入到控制器124端的电压变化越大,控制器115或103端输出到旋转泵左旋电磁阀9或右旋电磁阀10的电流越大,旋转泵内部的斜盘摆角越大,旋转泵排出的液压油越多,旋转马达的旋转速度越快,动力头带动钻铤及钻杆旋转速度越快。
大型定向钻施工时,用户往往根据不同工程的需要,通过在动力头钻铤上安装不同直径的变径接头,来安装不同直径的钻杆(如直径分别为89mm、102mm、127mm、140mm的钻杆)。每种钻杆对应不同数值的最大扭矩。安装所需直径的钻杆后,机手可通过显示器的钻杆选择窗口选定钻杆直径。动力头旋转测压传感器实时检测旋转系统压力,当系统压力超过所用钻杆的最大扭矩对应的压力时,即使旋转手柄处于前推或后拉状态,控制器的115或103端子均无电流输出到左旋电磁阀9或右旋电磁阀10,动力头马达停止旋转,从而保证钻机及钻杆安全。
3. 改进效果
旋转木马的记忆 篇5
幼时最纯白处，总有一匹马儿在飞，飞。
听过王菲的《旋转木马》，透明的声音，忧伤的格调。
(歌词)
拥有华丽的外表和绚烂的灯光
我是匹旋转木马身在这天堂
只为了满足孩子的梦想
爬到我背上就带你去翱翔
……
不可否认，歌中有着纯真眼眸的天真小孩令人喜欢，但是那匹带着孩子梦想飞到天堂的那匹马儿却更令人感动。
旋转木马似乎是很古老的娱乐设施了，想起来总感觉缥缈，但那明媚的回忆却是我不得不怀念。在炫目的彩灯中，骑上一匹彩色的马儿，感受它厚实的背，在镜中看到自己清澈的微笑与飞扬起的裙角，还有那匹向前奔跑不知疲倦的马儿。八音盒清脆的音乐随着马儿的飞奔而响起。一圈，两圈，三圈，幸福与温暖中看见飞逝的景物，有些小小的害怕，把头靠在马儿身上，闭上眼，享受这种美好。但是每次到了高潮部分，旋转木马就随着八音盒的盖拢而减慢，华丽的彩灯也在那一霎那熄灭。于是只好跳下马，抚摸一下它，然后又开始回味。
这是我记忆中的旋转木马，永远有最多的孩子围观，眼神羡慕。
旋转木马是不知疲惫的，一个又一个孩子带着小小的兴奋地爬上它的背，然后放心地趴在它背上随着它飞翔。旋转木马没有家，没有目的，只能在音乐中，在欢笑中，在梦想中，飞翔，旋转，旋转到忘记了自己的方向，好像一直在追逐着自己的过去。但是它从来也不感觉迷茫，因为伏在它背上的孩子眷恋于欢笑，让它也忘了只能原地奔跑的那忧伤。于是它们执着的跑，带着微笑跑，抬头遥望看不见的路，却依然，执着的向前方奔跑。
突然发觉马儿很像我们，真的。没有起点，也没有终点，虽望不见未来的路，但那些执着的纯真的梦想却一直指引着我们。就算只能在原地奔跑，就算知道自己最终将要停下，但是仍然怀着憧憬，期待着下一次的翱翔与光明。梦碎了算什么，希望破灭了算什么，只要我们，还拥有微笑，还拥有勇气，与下一次的奔跑的信心。
旋转木马，转啊转啊。
旋转运动最健身 篇6
一、运目
双目同时以远处某一大型固定物体为目标，由左经上方再至右到下方回到左方，眼动头不动，旋转运目10圈。然后再由右经上方至左到下方回到右侧，旋转运目10圈。此法有清心明目，清除眼疲劳，提高视力之效。
二、转颈
自然站立或坐姿，双目微闭，先按顺时针方向大幅度缓慢转动头颈10次，再按逆时针方向转颈10次，此法可防治颈椎病及颈肩综合征。
三、耸肩
自然站立或坐姿，身正腰直，双目微闭，在吸气的同时，双肩胛先后向上抬起。再向前，向下、向后作旋转运动10次，接着再反方向旋转10次。此法对活络肩关节、防止肩周炎、颈肩综合征的发生有一定益处。
四、转掌
自然站立或坐姿，双肩抬起至胸腹前或下垂，先按顺时针方向同时转动双大拇指10圈，然后按逆时针方向转动10圈。接着先后按顺、逆时针方向转动手掌10圈。此法运动双掌鱼际部及小臂肌肉，有舒筋活血，增强手腕活力之功效。
五、双臂划圈
自然站立，目视前方，双手自然下垂，尔后如小学生跳绳，双臂向后、向上、向前、向下划圈10次，接着反方向划圈10次，此法活动双臂及肩。增强肺活量，有防治颈椎病、颈肩综合征、网球肘之功效。
六、扭腰
旋转控制 篇7
检测准确性是实验室检测能力和水平的体现,是实验室生存和发展的根本。在ISO/IEC 17025:2005检测和校准实验室能力的通用要求中就如何保证实验室检测结果的准确性提供了指导,从“人、机、料、法、环”等方面对实验室规范检测提出了要求,下面进行逐一分析。
1 检测人员方面的影响
一线检测人员的能力和素质事关检测工作能否顺利进行,实验室的检测人员首先应该具有相应的专业知识,对自己所进行的检测工作有清晰的认识;其次,检测人员需要经常接受专业的检测知识培训和考核,只有确认具有检测能力的人员才能上岗;第三,实验室还需要对检测人员加强日常的监督和管理,帮助他们减少工作失误和差错,提高检测能力和水平;最后,对于不合格的检测人员需要及时的调离关键岗位。
2 检测仪器对旋转粘度测定的影响
仪器是检测人员进行检测试验的工具,良好的仪器状态对检测工作至关重要,仪器是否高精尖并不是决定检测准确性的绝对因素,只要是符合相关标准要求,满足试验需要的仪器我们认为都可以投入使用。投入使用的仪器在使用前应该经过国家计量部门计量合格,加贴标志,并且确保在计量有效期内。旋转粘度的测定是一项条件试验,其实验结果与沥青性能、剪变率及仪器的参数有关,计算公式为:η=[100k1k2n-1T]/1 000。其中,η为粘度,Pa·s;n为转速,r/min;k1为扭矩常数;k2为转子体积常数;T为扭矩百分数。
仪器生产商在生产仪器时将上述参数固定,这样粘度测定结果只与沥青的性能和实验的温度有关。实验室投入使用的仪器应该在计量合格后:1)仪器的购买、使用、维修、报废都需要纳入体系管理中来;2)需要指定专人对实验室的仪器进行管理,责任落实到人,每次使用后及时登记仪器的使用情况,以备复核;3)如果在计量时发现仪器的检测结果出现偏差,需要在检测时考虑校正因子的影响;4)一般旋转粘度仪只配有热电偶温度计,实验室还应另外准备59 ℃～61 ℃和135 ℃的温度计,精确度要求为0.1 ℃,在检测中可以使用它们来对试样的温度进行测量和控制。
3 试验试件的准备
沥青是一种混合物,一般沥青的生产厂和使用地相距比较远,沥青经过长途运输,各组分可能会出现分离,在油罐的不同层取样测得的粘度会有所差别,所以在取样时需要严格按照相关标准进行取样,实验室在制样时同样需要充分的混匀,沥青质、胶质、油分以及蜡得到充分的混合,这样测得的数据才最具有价值;通过水路的运输还可能在路途中混入水分,需要在制样前进行脱水步骤,一般将试样放在可以控温的砂浴、油浴、电热套上加热脱水,同时不断搅拌,至无泡沫产生,温度不超过软化点以上100 ℃。
4 试验方法的选择
沥青粘度的测定方法多种多样,根据不同的温度、不同目的将采用不同的方法测定沥青的粘度,这就是沥青测流学即测定沥青流变性质的方法。根据不同的实验目的和要求来选择不同的测定方法,美国、澳大利亚等采用60 ℃粘度进行分级的动力粘度,世界上都采用真空减压毛细管法;贸易仲裁检测时我们一般要求选用真空减压毛细管法来进行;对确定施工温度而测定135 ℃或者更高温度的运动粘度通常采用逆流式毛细管法。最新的美国SHRP评级选用布洛克菲尔德旋转粘度计来测量135 ℃动力粘度,我国的交通部门也将布氏粘度计测得的60 ℃动力粘度作为沥青验收时的一项指标;另外从仪器的简单,便于携带考虑,布氏粘度计在日常的测定上有很大的优势。不同的检测方法测得的数据不具有可比性,必须是同类的粘度仪测得的粘度才可以相互比较。当然,也有人发现同样的沥青试样用真空减压毛细管法测得的数据比布氏粘度计测得的数据偏大。
5 实验环境的控制
沥青的粘度实验是一个条件试验,在实验过程中环境是一个不可忽视的影响因素,环境的控制主要是灰尘、辐射、温度、湿度、声级、震级等影响。其中尤其要关注温度和湿度的影响。试验中恒温室的温度不能与环境温度相差悬殊,否则无法保证测试时仪器的工作温度;另外测试时的湿度不能过于潮湿或干燥,过于潮湿或干燥对沥青试样都会产生不利的影响,如果在极端天气情况下可能需要打开辅助的温度控制系统。
6 测试过程中意见和建议
通过上面的分析,我们可以发现粘度的测定作为一项条件试验,需要控制的条件比较多,在实际检测过程中还有一些细节需要关注:
1)试样在准备过程中就可以提前打开旋转粘度计的恒温室预热,这样可以缩短后面的达到平衡温度的时间;2)试验的样品筒应该提前清洗干净,如有沥青沾附在外表面,在恒温过程中会将恒温室弄脏,筒内的残留沥青也可能会污染下次检测的试样,造成数据不可信;3)根据预测的试样旋转粘度,选择合适的转子和转速,并且运行时显示的扭矩百分数在10%～98%之间。不同的转子需要的沥青试样量是不一样的,比如我们常见的基质沥青一般选用27号转子,则需要的试样量在10.5g左右,如果粘度较大,一般选用21号转子,则试样量大约需要8g;4)旋转粘度仪样品筒的温度可能与仪器显示不一致,仪器的热电偶一般是贴在样品筒外壁上,但是这样测得的温度并不是样品筒内的温度,所以我们还需要经常使用温度计插入样品筒内进行校准,这是我们很多实验人员没有关注到的一点;5)由于弹性滞后的影响,动力粘度具有随时间t的延长而减小的变化趋势,最后趋于稳定。达到稳定的时间与试验温度、沥青类型及转子的转速有关;温度越高,转速越快,达到稳定的时间越短,所以读数的时间应该在最终报告上有所体现。
摘要：结合ISO/IEC 17025:2005检测和校准实验室能力的通用要求,通过对沥青旋转粘度测定过程中出现误差的原因进行分析,讨论了影响测定结果的几大因素和控制方法,为保证检测结果的准确性,减少检测误差提供指导。
关键词：沥青,旋转粘度,影响因素,控制
参考文献
[1]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社,2001:118-125.
[2]陈慧敏.石油沥青产品手册[M].北京:石油工业出版社,2001:26-33.
[3]孙杨勇,张起森.沥青粘度测定及其影响因素分析[J].长沙交通学院学报,2002,2(18):67-70.
旋转控制 篇8
关键词：探头旋转,超声波探伤,Profinet,故障安全型
0 引言
超声波探伤是目前无缝钢管无损检测中最重要、最适合的检测手段,在无缝钢管的生产中占据着举足轻重的地位[1]。为了保证无缝钢管产品质量,超声波探伤时需要对管体进行横向、纵向缺陷的检测,同时对壁厚进行测量。通常的超声波探伤方式有探头旋转、钢管直线前进,探头不动、钢管螺旋前进,探头直线扫查、钢管原地旋转这三种方式[2]。其中探头旋转、钢管直线前进的超声波探伤(后简称探头旋转超声波探伤)方式具有探伤速度快、效率高、无磨损等优点,但是检测时旋转探头要保持稳定的转速、良好的水耦合效果以及与钢管的同轴度,同时也要保证生产的安全性,这就需要一套安全、可靠、高精度的控制系统进行控制。
在某钢管厂精整生产线中,探头旋转超声波探伤设备自动控制系统基于西门子ET200S,具有如下优点:(1)高可靠性,高稳定性,高安全性;(2)模块化设计,功能多样,柔性好;(3)更少的安装空间,更简单的接线方式;(4)更快速的故障诊断功能,支持热插拔;(5)应用Profinet工业以太网,实现PLC与变频器、编码器、工控机、HMI、现场工作站的实时数据通信。系统实现了设备旋转体主机转速、升降平台高度、供水系统以及钢管夹持定位及传送等控制功能。
1 探伤设备组成及工艺流程
如图1所示,探头旋转超声波探伤设备的机械部分包括入口夹送辊[3](夹送辊1、2)、出口夹送辊(夹送辊3、4)、旋转体主机、升降平台、供水系统、水过滤系统及喷标机构等装置。
探伤时,旋转体从检修位置运行到工作位置,升降平台整体根据输入钢管的外径规格调整到预定计算高度。供水系统检测水箱的水位,在水量充足的情况下由供水管路供水。旋转体开始旋转,当旋转体达到设定转速后,开始进行钢管的探伤。上料辊道经过手动或者自动控制,将钢管输送到入口夹送辊。入口和出口夹送辊控制钢管的直线前进,如果探伤发现钢管有缺陷,则根据缺陷类型发送喷标信息给喷标装置,同时工作台进行声光报警,并传递分选信号到下料辊道。当一支钢管探伤完成,下一支钢管紧随其后进行探伤,实现钢管的自动连续探伤。
2 电气控制系统组成
根据工艺流程以及设备的功能需求,选用ET200 S中IM151-8 F PN/DP的CPU单元作为主控单元进行硬件组态。探伤设备电气控制系统包含IM151-8F PN/DP主站,3个室内从站,4个夹送辊编码器,1个升降平台电动机编码器,3台具有安全功能的变频器,5个现场从站,工控机站以及HMI触摸面板。主站CPU基于Profinet工业以太网技术,实现与变频器、工控机、HMI、编码器、分布式I/O站点、远程站点之间的实时数据通信;该CPU具有类似于S7-300 314系列CPU的性能,同时与S7-300 CPU完全兼容,还具有故障安全型CPU的功能,完全能够满足上述探伤系统的自动控制需求。室内从站选用IM151-3 PN HF分布式接口模块,集成了2个端口的交换机,实现从站之间的网路互联;该从站不仅能够组态ET200S的标准模块,还能组态故障安全模块,具有故障报警功能;3个室内从站分别实现对控制台、信号处理柜、各个电气柜门用电子锁的I/O点的控制。编码器选用IHA60858多圈绝对式旋转编码器,其中4个编码器为4个夹送辊的口径(所夹持钢管的外径)提供定位,另一个编码器为平台高度调整提供定位。变频器采用西门子G120系列,功率模块带有内置的制动斩波器PM240,控制单元选用CU240E型;3台变频器分别对夹送辊电动机、旋转体电动机和升降平台电动机进行变频控制。现场从站选用ET200 Pro系列中的IM154-4 PN HF接口模块,该模块集成双口的以太网交换机,防护等级高达IP67,支持热插拔,永久接线功能,紧凑的模块化设计,易于安装,特别适合现场环境恶劣的场所;5个现场从站分别实现旋转体、旋转体小车平台、升降平台、供水系统以及夹送辊上的I/O点的控制。
探伤设备电气控制系统组成见图2,系统基于Profinet工业以太网进行通信,为提供更多的网络连接端口,选用西门子SCALANCE XB008以太网交换机,保证网络可靠稳定的运行。
3 系统功能
使用Step7进行硬件组态后,在SIMATIC Manager的程序中添加相应的功能块实现对探伤设备的控制。主要的控制功能包括:控制模式选择、钢管传送控制、旋转体进出和启停、夹送辊口径(所夹持钢管的外径)调整、供水系统控制、平台高度调整、润滑油自动供给、急停以及安全控制等。其中供水系统控制、润滑油自动供给容易实现,平台高度调整与夹送辊口径的调整方法类似,此处不再赘述;钢管传送控制、旋转体进出和启停的关键是配置好相应电动机的变频器参数。因此,后文对控制模式选择、变频器安全功能配置、夹送辊口径调整、急停功能等关键控制功能展开描述。
3.1 控制模式选择
钢管探伤控制模式分为自动、手动、半自动三种,在HMI上人工选择,三种模式在程序中处于互锁状态。HMI将模式选择信息传给PLC,PLC运行相应的控制程序。
自动模式是钢管探伤的正常生产模式,PLC接收钢管规格、旋转体速度、辊道速度等输入参数后,将输入参数转化成夹送辊口径、平台高度、变频器控制参数等信息,控制设备连续进行钢管的探伤。为有效测量钢管的长度和位置,只有PLC检测到设备中没有钢管时,才能切换到自动模式或半自动模式。在HMI上按下“自动”按钮,自动模式开启,当PLC给出准备好的信息,HMI上的绿色灯闪烁时,表示自动模式激活成功。
手动模式在对样管进行标定时使用,在此模式下钢管的运动由“双手-手持按钮盒”控制,即一只手按住按钮盒侧面的控制按钮,另一只手按压功能按钮,此时控制才有效,这样防止了误触功能按钮而出现安全事故。双手控制保证了钢管的前进后退、夹送辊的夹持动作在一个确定安全的状态下进行,该模式下钢管的传送速度处在一个低速状态。在HMI上按下“手动”按钮,手动模式开启,在任何状态下都可以切换到手动模式,即手动优先。
半自动模式在对样管自动校验时使用,在此模式下喷标装置被禁止使用,但是测长测速功能正常进行。当自动模式停止、设备空运行时,在HMI上按下“半自动”按钮,HMI上蓝灯闪烁,半自动模式激活。
3.2 变频器安全功能配置
钢管的传送由4个夹送辊通过2.2 k W的三相传送电动机驱动,传送变频器控制夹送辊电动机的速度,实现钢管直线运动0~60 m/min速度控制,控制精度在±3%以内。变频器参数使用Starter软件进行设置,控制模式为V/f方式,最大转速设置为3 600 r/min,参考电压有效值设置为1 000 V,参考电流有效值为49.8 A,转矩为84.66 N·m,参考温度为100℃,手动速度设置为150 r/min。钢管的传送需要电动机快速反应,因此将速度调节器斜坡上升时间和下降时间均设置为0.5 s。为了使电动机不出现意外的动作而产生安全事故,以及在紧急情况下安全停车,需要对变频器进行安全功能的配置,即对电动机监控功能STO、SS1、SLS、SDI进行配置。其中STO功能是防止静止的电动机出现意外加速,SS1功能是通过设定的斜坡下降时间对电动机进行安全制动,SLS功能是防止变频器出现超过速度限值的动作,SDI功能是保证电动机只能按照设定的方向转动。安全功能需要在Step7硬件配置和Starter软件里分别进行设置:在Step7硬件配置里,设置PROFIsafe数据交换类型选项为报文30[4](只有过程数据1(PZD1)有效,PZD2无效);PROFIsafe安全设备地址自动分配,这里为十六进制的C4;设置看门狗时间,注意看门狗时间要设置得比安全程序调用间隔大,这里设置为500 ms。在Starter软件里,在安全集成里选择PROFIsafe扩展功能,配置时将设备地址设置为之前的地址C4(这个地址与硬件配置的地址必须一致,否则不能建立安全通信),将STO的强制故障检查时间设置为8 000 h,通过单击拷贝参数和激活设置后,对变频器断电再上电就能对变频器进行安全功能的控制了。
旋转体变频器的参数设置方法与上述方法相同,控制模式同样为V/f控制方式,最大转速设置为3 000 r/min,参考电压有效值设置为1 000 V,参考电流有效值为93 A,转矩为190.99N·m,斜坡上升时间设置为60 s,斜坡下降时间设置为160 s。将STO的强制故障检查时间设置为9 000 h。
在编写安全功能程序时,首先建立一个FC块,设置为F-CALL;再建立一个FB块,设置为F-LAD,在FB块中进行安全功能程序的编写。然后设置安全功能程序组,编译程序后FC块将自动调用FB块。最后插入一个OB35循环中断组织块,设置循环中断时间为100 ms,在OB35中调用FC块,就此实现了对安全功能程序的周期执行。
3.3 夹送辊口径调整
夹送辊口径通过4台小功率电动机控制丝杠的转动调整,每台电动机由带安全功能的PLC软启动模块控制,位置信息由多圈绝对式编码器记录。该编码器具有25位精度,带Profinet接口,可直接在Step7中进行硬件组态。根据不同的钢管外径,PLC控制电动机正反转带动丝杆以改变夹送辊口径大小,实际位置由编码器检测。因此,夹送辊口径的调整实际上只要将口径调整量值转换成相应的编码器位置调整值即可,编码器位置调整值
式中:Emax、Emin分别为最大、最小口径对应的编码器位置值;Dmax、Dmin分别为最大、最小口径;DN为新设定口径;DO为当前口径。
当EΔ>0时,正向调整,当EΔ<0时,反向调整。实际调整控制时电动机驱动的丝杠与编码器的值存在少许的偏差,所以程序编写时,需要加入补偿参数。如果补偿参数值设置得过小,电动机就会出现来回振荡调整,如果设置得过大,又会降低调整精度,因此需要根据现场调试情况选择一个合适的补偿值。
3.4 急停功能
为了最大限度地避免设备的不安全状态,保护设备和人身安全,防止恶性事故的发生,在出现危险情况时需要启动急停按钮,控制系统立即作出反应并输出正确的信号,使设备安全停机[5]。急停输入模块采用F-DI模块,模块参数如下设置:激活状态设置为1,传感器评价模式为1 oo2模式(两重冗余信号中只要有一个触发信号被激活,就能执行预置的安全功能),互连类型为双通道对等,误差时间为300 ms。模块为急停按钮供电时必须采用模块内部传感器馈电连接。
急停按钮共3个,现场设备上2个,室内控制台上1个。当急停按钮按下时,将触发以下急停功能:设备上的24 V控制电源关闭;夹送辊停止任何动作,即使里面有钢管也要停下来;所有的气动元件泄压;平台升降停止;旋转体进出停止;转动中的旋转体在设定的安全时间之内减速并停止;供水停止;HMI界面上出现报警信息。从现场人员和设备安全的角度出发,在急停功能中还考虑了与现场上下料设备的连接,在按下急停按钮,上下料设备将切换到一个安全模式。当急停按钮恢复后,设备不能立刻恢复运行,需要安全程序确认和人工确认后再进行1 s延时急停复位才完成。急停功能可直接编写在第3.2节所述的FB块中,也可单独编写一个F-LAD功能块供其调用。
4 结束语
该钢管探伤设备自动控制系统采用基于Profinet工业以太网的故障安全型控制系统,实现了设备快速、安全、可靠的控制。三种不同的工作模式,满足设备不同控制需求。变频器的安全功能和急停功能实现对现场电动机的安全控制,减少了故障导致的设备、人员安全事故,并能在安全相关中断后快速恢复生产。该系统自生产以来,一直处于安全稳定的运行状态,故障率极低,给企业带来了良好的经济效益。
参考文献
[1]成海涛,晏如.我国无缝钢管行业发展的历程和思考[J].轧钢,2014,31(4):41.
[2]冶金无损检测人员技术资格鉴定委员会.金属材料的超声波探伤[M].北京:冶金无损检测人员技术资格鉴定委员会,2009.
[3]闫文秀.Sinamics在三辊无缝钢管连轧管机组的应用[J].冶金自动化,2013,37(5):61.
[4]王建军,洪志祥.马钢热轧横切线上的急停系统[J].冶金自动化,2013,37(2):87.
旋转控制 篇9
1 技术准备
1.1 仪器配置
测量仪器配置:2″级全站仪1台, 测距小棱镜2~3套。其中棱镜口直径3~4 cm, 镜杆粗1 cm, 每套有可接长镜杆5根, 单杆长30 cm, 可接长度1.5m, 持杆可悬挂高度约3.5 m。镜杆上、下端打1 mm小孔, 穿柔韧细线以方便悬挂, 线粗1 mm。观测作业中, 水平角测量照准 (悬挂静止状态) 靠近悬挂点的垂线 (单线) 。井巷内作业, 可配合司光。
1.2 棱镜悬挂
为了提高短边控制点的测量精度, 棱镜悬挂支架可固定在洞壁、墙壁上, 也可利用现场既有装置。要求支架稳固, 承受悬挂的支点刻V形缺口或固定小挂钩或打孔系一线环。总之, 支点位置要固定, 这样, 在重力作用下, 只要挂上棱镜, 就基本上得到强制对中的效果。棱镜悬挂如图1所示。
1.3 测站选定
全站仪架设位置可灵活选定, 但要保证仪器稳固和人身安全。特殊情况下, 仪器可架置在临时停车的重设备上进行观测。
2 作业过程
2.1 导线测量
如图2所示, A、B两点为巷口已知起算点, M为导线贯通后的已知闭合点, 均具有可靠的测量精度。在A、B两点上安置测距棱镜, 对中误差不大于1mm。在B点前进方向10 m左右适当位置 (C点) 安置全站仪, 地上是否做标志由测量员自定, 但要求精确调平, 仪器保持稳固不动。
启动全站仪坐标采集功能 (或测角、测距功能) , 输入测站点坐标 (自由系统) N=0, E=0, 分别照准A、B两点的棱镜标志, 测量其自由坐标并记入坐标文件。旋转照准部, 分别测量洞壁上D、E两处的悬挂棱镜坐标并记录。为提高导线点测量精度, 如此操作可重复若干次。C点测站观测结束。全站仪迁至C1点, 将D、E两悬挂棱镜视作已知点, F处棱镜为发展点, 同前操作若干次。继续向前测量, 直到最后一个测站观测到M点为止, 即完成了一条附合导线测量。
2.2 边测边用
(1) 测站定向数据计算。如果在测量过程中, 打算边测边用, 即现场即时加测施工用控制点, 操作如下:以算例中的C点为例, 计算测站点的真值坐标 (X=115.571, Y=496.236) , 并输入仪器, 算出旋转角U (U=357°56'07″) 。提示:AB线段的真值方位角设为F, 自由方位角为F', 令U=F-F', 显然, 全站仪照准部须顺时针旋转U角才算完成测站定向。
(2) 定向操作[1]。在确认仪器未被碰动的前提下, 旋转仪器照准部并借助微调螺旋使显示盘面水平角读数为0°0'0″, 此刻旋即“置盘”, 使盘面水平角读数为357°56'07″。如此, 定向完成。此种定向方法不必照准目标, 定向误差即是调置度盘时的读数“漂移”误差, 约为±2″。更简便的定向法是, 固定照准部, 此刻水平读数为R, 直接置盘变为“R+U”度盘值即可。定向操作完成, 应溯向测量已知点坐标, 验证实测精度。
3 数据处理
3.1 数据传输与计算
从全站仪记录文件中传出该导线段全部观测记录, 以测站分组依序排列。剔除不良记录, 同名点自由坐标 (N、E) 取平均值。使用可编程计算器参照算例所示的方法算出测站上各观测目标点的真值坐标 (X, Y) 。
3.2 导线闭合差计算
最后一站算出的M点坐标与该点已知坐标数据比较, 即得导线段坐标分量闭合差ΔX、ΔY, 该段导线平面闭合差
3.3 坐标成果计算
根据“高级控制低级”原则, 采用几何缩放计算方法使导线段附合于B、M两点:即算出导线段整体旋转角U (如例中U=-6″) 和长度改正因子K, 再对各观测点坐标 (X、Y) 一一改算, 即得最后成果。
4 精度分析
4.1 测站点点位误差
观测边长约80 m, 测量一个点横向误差 (由测角引起) ΔE=1.5 mm, 纵向误差 (由测距引起) ΔN=2 mm, 相应的点位误差ms=2.5 mm;相邻两点间相对位置误差;其实, 这就是单个测站点的点位误差, 显然, 发展点的点位误差与此等价。如果观测边长100~120 m, Ms≈±5 mm。
4.2 边长设定
该法的作业途径是全站仪极坐标测量。点位误差主要是由水平角观测过程中照准误差而引起的横向误差ΔE, 除环境和仪器因素外, 横向误差ΔE与测量员的视分辨力 (V) 和导线边长 (S) 及仪器放大倍率 (X) 有关。一般情况下, V=0.5 mm;假如边长S=150 m, 仪器放大倍率X=25。那么, 由经验公式得:ΔE=0.5·S (m) /X=3 mm, 测距边长在300 m以内, 纵向误差ΔN≈±2 mm。
根据点位误差要求[3,4,5], 经简单估算即可设定观测边长。为提高点位测量精度, 该方法不排斥短边。一个测站上的发展边长 (如图中CE) 和已知边长 (如AB) 大致相等, 其比不大于1.3为宜。如已知边长为100 m, 一般情况下发展边长不超过130 m。短边不忌, 精密测量需缩短边长。
5 算例及说明
结合具体算例 (表1、表2) 对真值坐标计算、导线因子计算方法进行说明。
(1) 真值坐标计算方法。表1为单一导线点计算, 求出坐标系旋转角U后, 按坐标系旋转平移数学公式计算各观测点真值坐标。计算公式如下:
(2) 导线因子计算方法。表2为导线段强制附合计算, 计入旋转角U和长度改正因子K, U=F-F';K=S/S'。
导线点计算公式:
注:根据表中数据计算得U=F-F'=357°56'07″。
注:根据表中数据计算得U=359°59'54″, fw=-6″, 闭合差fD=29.2 mm, 长度改正因子K=S/S'=0.999 993。
6 结语
坐标系整体旋转计算, 仍保持各观测点的既有测量精度, 此种测量模式操作简便, 布点灵活, 观测站可随意选定。例如, 在狭窄的矿山井巷或地铁隧道, 比较容易找到适合工程测量的作业空间, 不必搭设专用的测量平台, 从而能及时为机械掘进作业提供便利或支持。另外, 根据本文提出的定向方法, 全站仪制造商可以优化后方交会数学模型, 使得测站坐标输入和测站定向同步自动化。
参考文献
[1]张正禄.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社, 2002.
[2]武汉测绘科技大学测量平差教研室.测量平差基础[M].北京:测绘出版社, 2007.
[3]董强.地铁施工精密导线 (网) 布设精度的探讨[J].天津市政工程, 2005.
[4]国家测绘局标准化研究.GB/T16818—2008中、短程光电测距规范[S].北京:中国标准出版社, 2008.
旋转控制 篇10
在电缆生产线上,通常需要检测电缆的走线速度,用来控制收线电机的转速和计算线缆的长度。成缆工艺参数的稳定, 直接关系到电线电缆的质量。
该项目是为某电缆厂的技术改造项目,要改造的设备是利用束线原理制造的盘绞式成缆机,改造的内容是更换全部电气控制系统。这种成缆机的放线盘固定, 而收线盘固定在盘绞架上同时完成绞合和收线的双重运动。工作时,在线缆盘直流电机的带动下,完成电缆的收线运动,在排线电机的带动下实现电缆在收线盘的整齐排列。在大盘电机的带动下,通过齿轮箱带动盘绞架实现轴向旋转,完成电缆绞合运动,是保证节距的关键。线速度是由收线盘的旋转速度决定的,如果收线电机的转速恒定,收线盘随着收线轴的变粗,线速度会增大,因此,为保证收线速度恒定,要逐渐降低收线电机的转速。
1 系统设计原理
根据电缆的生产工艺要求,不同型号的电缆,其走线速度是恒定的。通常,电缆的运行速度是由电缆带动旋转编码器来检测的。电缆线速度测速示意图如图1所示[1]。
该项目中,采用的旋转编码器的型号是TRD-J1000系列,旋转一周输出1 000个脉冲[2]。因此,根据在一定时间内检测到的脉冲数,就可以计算出电缆的走线速度。实际应用中,将其与一加工精度极高、周长为500 mm的旋转编码器测量主动轮与旋转编码器同轴安装,主动轮与电缆接触。在电缆生产运动过程中,依靠摩擦力拉动测量轮旋转,这样就把电缆的直线位移(长度)转化为旋转编码器的脉冲数字信号输出。
设旋转编码器每旋转一周,其计数脉冲个数为NP(脉冲个数/转),则旋转编码器角分辨率(单位:(°)/个)为[3]:
P=360/NP
假定固定在旋转编码器转轴上的主动导向轮半径为r m, 则旋转编码器位移分辨率(单位:m/个)为[4]:
PS =2πr/NP
这时, 若计数脉冲个数为N(个), 则由旋转编码器测量的位移量S(单位:m)为:
S=PS·N
线缆走线速度V(单位:m/s)为:
V=S/T
式中:T为接收N个脉冲所用的时间(单位:s)。
2 硬件电路设计原理
该检测电路以AT89C51单片机为控制核心,如图2所示,旋转编码器输出的脉冲,经过电平转换,变成0～5 V的TTL电平脉冲,送到AT89C51单片机的外部中断INT0端。每收到一个脉冲,单片机中断一次,同时计数脉冲存储器加1,与标准脉冲值比较后,单片机的P0口输出给定值数字量,再经过D/A转换变成给定值模拟量,送给收线电机调速器,控制电机转速[5]。这里的D/A转换芯片采用8位数据输入,四路模拟量输出的TLC7226IDW。如果需要提高电机转速控制精度,可以选用其他10位、12位数据输入的D/A转换芯片。
工作时,当收线电机带动电缆运动时,带动旋转编码器的主动轮旋转,从而旋转编码器旋转,输出脉冲。该脉冲送入光电耦合器,进行隔离、整形、电平转换,送给AT89C51的12脚,外部中断INT0进行脉冲计数。每接收到一个脉冲,单片机执行外部中断INT0 子程序一次,脉冲计数存储器加1。例如,每间隔1 s读取一次,从而可以根据计数脉冲的个数,与标准脉冲数比较,因此,可以判断当前线速度的大小[6]。
线速度的计算方法如下:
例如,要求线速度V为0.1 m/s。
旋转编码器每秒输出脉冲数=V·NP/C
其中:C为旋转编码器主动轮周长(单位:m)。所以,线速度为0.1 m/s时,旋转编码器每秒输出标准脉冲数=0.1×1 000/0.5=200个/s。
3 软件设计
在定时器中断中运行,在计时子程序中,每秒执行一次。即查询每秒收到的脉冲数是否与标准脉冲相同。该线速度控制子程序如图3所示。
首先,读脉冲计数存储器的数值,与标准脉冲数比较,等于标准脉冲,脉冲计数存储器数值清零,说明此时走线速度等于标准速度;若大于标准脉冲数,说明线速度大于标准线速度,因此,必须使调速器给定值减1,使得收线电机转速减低;若小于标准脉冲数,说明线速度小于标准线速度,必须使调速器给定值加1,使得收线电机转速增加,从而形成闭环线速度控制反馈系统,控制收线电机旋转速度,使得线速度保持恒定。
4 结 语
根据电缆成缆机的工艺要求,设计了单片机与旋转编码器组成的闭环线速度控制系统,并给出了主要控制程序的设计方法。还可以通过软件实现线缆走线长度的检测以及运行时间的计算等功能[8],并通过显示屏显示出来。上述线速度控制系统已成功应用在实际的技术改造中,为企业节约了近百万元的技术改造资金。结果表明,该系统具有运行稳定可靠、电路简单、测量精度较高、成本低等特点,完全满足电缆生产工艺要求,其简洁的电路设计和典型的控制方法具有较高的参考价值。
摘要：通过对盘绞式成缆机工作过程的分析,说明了对收线电机的控制要求,采用AT89C51单片机为控制核心,通过检测旋转编码器在单位时间内输出的脉冲数,与标准脉冲数进行比较,控制收线电机调速器的给定值,从而控制收线电机的旋转速度,实现了线缆的均匀走线速度控制。给出单片机与旋转编码器组成的闭环线速度控制系统的电路原理及主要控制程序的设计方法。其简洁的电路设计和典型的控制方法具有较高的参考价值。
关键词：旋转编码器,线速度检测,AT89C51单片机,电机调速
参考文献
[1]纪松波.1.6m成缆机电气控制系统的设计[D].呼和浩特:内蒙古工业大学,2008.
[2]光洋电子.TRD-J1000系列旋转编码器技术手册[M].无锡:光洋电子,2007.
[3]邱宏安,朱治富.一种高精度旋转编码器单片机计数电路的实现[J].计算机自动测量与控制,2000:8(3):50-51.
[4]侯崇升.基于旋转编码器的长度测量系统设计[J].微计算机信息,2009,25(19):54-55.
[5]潘新民,王燕芳.单片微型计算机实用系统设计[M].北京:人民邮电出版社,1992.
[6]耿读艳,于洪丽,秦莉,等.基于旋转编码器的转速控制系统的实现[J].河北工业大学学报,2007(6):81-83.
[7]李心竹,寇峻舟,解治义,等.单片机在转速测速器中的应用[J].电气开关,2000(4):42-45.
[8]毕海,李国栋,李永新,等.绝对式旋转编码器用于线位移测量的研究[J].传感器技术,1998(6):48-50.
[9]卢宁,张晋宏.一种用PLC和旋转编码器测量位移的方法[J].机械工程与自动化,2007(4):154-155.
快速旋转的舞步 篇11
政府的推力
当发展文化产业成为国策，就意味着艺术品市场的建立不仅是社会的需要，也成为国家和政府层面的战略。从历史角度看待中国历史上的四次收藏热，都有上层管理者的鼓励和推动，北宋末年的收藏热，就有喜好艺术的宋徽宗的倡导，明代晚期的收藏热，也有上层士大夫阶层的推崇，进而普及到民间，晚明其实是一个富裕的世俗社会，清代乾隆时期的收藏高潮，更不用细细道来，作为中国历史上最大的收藏家，乾隆对民间收藏的推动作用无庸质疑，晚清民初，是最近的一次收藏高潮，从中可以发现，每一次收藏高潮的出现，都是在社会处于转型的时期，今天的中国也不例外。近两年，政府出台了一系列推动艺术品市场发展的政策，提高文化创意产业在整个经济结构中的比重，这也是实现转型的前提。
文化创意产业今天已成为北京的第一大产业，占整个GDP的12.3%，这是2011年的统计数字，而在过去作为第一大产业的工业也只占12%，文化创意产业在北京的迅猛发展，和北京市政府出台了一系列鼓励支持文化创意产业发展的政策有关，政府强大的推力，使得文化企业大量涌现，北京是中国拍卖市场最为活跃的地区，也是动漫、画廊、艺博会等最为集中、活动最为频繁的地区。而在所有省份中，浙江文化创意产业最为活跃，浙江民营企业的参与，使得浙江的文化创意产业带有鲜明的浙江特色，浙江政策机制的灵活，促使民营资本积极进入，产生了巨大的扩散效应，以西泠印社拍卖有限公司为例，政府占有公司的50%股份，总经理陆镜清也占有50%股份，这样的股份配置，在其它地区闻所未闻，浙江走到了前面，也尝到了甜头，西泠拍卖短短数年间已成为南方拍卖行业的龙头，这一切都得力于浙江政策的开明和机制的灵活，政府为民营企业在文创产业的发展上提供了一个良好的平台。
社会的发力
近两年，中国的艺术品市场异常活跃，在股市和房市受到重挫之后，大量社会资金进入艺术品市场。另一方面，按国际通行的说法，当人均GDP达到1000美元，就有对艺术品的需求，而中国的长三角、珠三角和京津唐等经济发达地区，早已实现了这一目标，有的地区已超过6000美元，在强大的社会需求面前，这些地区的艺术品市场的兴起是顺理成章的事，进而带动了整个艺术品市场的兴起。在整个长三角地区，因经济的持续增长，民间对艺术品投资的热情不断升温，逐渐高涨，民间国宝的评选、艺术博览会的举办、画廊的涌现、艺术讲座的开展等一系列普及推广艺术的活动，激发了整个社会对艺术和艺术品的热情。五年前，中国的收藏人群不到7000万人，今天已经达到1亿人。
21世纪以来，中国艺术品市场实现了质的飞跃，艺术品市场的交易规模在这十年中完成了从数十亿元到千亿元规模的跨越。艺术品市场在我国文化创意产业中所占的比重也呈现逐年上升的势头。在文化部文化市场司的《2011中国艺术市场年度报告》中，对中国艺术品市场的形成、发展以及未来趋势作了详尽的分析，这个始于2010年的年度报告项目，试图在总体上对每年中国艺术品市场做出一个宏观的分析判断。中国经济已经连续30多年高速增长，这为艺术品市场的发展奠定了现实基础。根据欧洲美术基金发布的2011年全球艺术市场趋势报告显示，2011年全球艺术品市场成交总额达461亿欧元，中国成交额达138亿欧元，排名在各国之首，占全球艺术市场的份额30%，中国已经成为全球最活跃的艺术品市场。而在2011年全球艺术家作品成交额前十名画家的排名中，中国就占了四位，他们是齐白石、张大千、徐悲鸿和傅抱石，齐白石甚至超过毕加索，名列第一。
2011年，中国艺术品市场的整体规模继续呈现快速增长趋势，市场交易总额达到2108亿元，名列世界第一，年增长率24%，其中，艺术品拍卖市场交易额为975亿元（港、澳、台拍卖市场成交额为148.68亿元），画廊、艺术经纪和艺术品博览会的交易额为351亿元，艺术品出口额为30亿元，艺术品网上交易额为12亿元。此外，现当代原创工艺美术品（工艺画、陶瓷、玉器、珠宝首饰、家具、织锦、刺绣等）的交易额为590亿元，艺术授权品、艺术复制品、艺术衍生品的交易额为150亿元。
民间的活力
2012年5月，在杭州举办了“中国当代艺术品投资论坛”，论坛邀请了常铁威、西沐、叶强、陈振濂、周刚、姚伟荣、谢海、陈仲元等专家学者，就艺术品收藏和投资以及政策层面的鼓励和推动方面展开了论述。具体承办这次相当规模论坛的是杭州一家从事艺术品经营的公司，这家名为杭州金玉满堂文化艺术有限公司还拥有杭州一支梅工艺品有限公司，主要从事昌化石的经营、研发和收藏。在多年的经营实践中，公司掌门人迫切感受到需要对大众进行艺术品投资的知识普及，于是出资承办了这次高端的艺术品投资论坛。在长三角地区，像这样由民营企业承办艺术活动的事例不胜枚举，这说明艺术品市场最具活力的因子还是在民间，如南京天地集团、常州蓝宝集团、浙江金轮集团、徐龙集团、中凯集团等就是其中的佼佼者。
目前，全国每年文物拍卖成交总额的50%-60%是浙江人支付的，2004年浙江企业家斥资近3亿元，到海外购买中国文物，而“抓住本省买家就有七成成功的把握”，已成为浙江艺术品市场上公开的秘密。众所周知，浙江集团是海内外艺术品拍卖会上的大买家，并以地域划分成“慈溪军团”、“宁波军团”和“温州军团”。
除了画廊、拍卖行和艺术品博览会之外，新的经营模式已悄然出现，这就是艺术投资基金、艺术品信托，同时，网络交易也渐成共识，而最先尝试这些新经营模式的就是民营企业，他们通过多种经济手段参与其中。
随着人均GDP的持续增高，人们文化传承意识的日渐增强，大众对文化产品及服务的需求日趋旺盛，中国正在发展成为“文化经济大国”。中国艺术品市场日趋国际化，不仅是传承文化的有机载体，也将成为当代时尚文化的推广旗帜，传播中国文化的平台以及中外文化交流的纽带。
中国艺术品市场在中国社会转型中将担当举足轻重的角色。
旋转控制 篇12
漂移扫描技术自20世纪80年代初提出后,从90年代末起已经广泛应用在天文观测研究中,国外已有一些光学望远镜安装了可以用漂移扫描方式采集数据的终端设备。同时,为满足空间目标侦察与监视等军事领域的需求,世界各国纷纷采用CCD漂移扫描观测模式实现对地球同步轨道空间目标的观测与监视,并在近几年开始应用于人造卫星与空间碎片的监测[1,2,3,4,5]。
但是,运用漂移扫描技术对恒星与人造目标进行观测,有着不同的观测条件。采用漂移扫描方式观测恒星,由于地球自转引起的恒星运动总是沿赤经方向,故CCD照相机可以总是固定在赤道式望远镜后端。而对人造目标进行观测时,由于人造目标的轨道面处于不同的方向,并且以不同的速度运动,只有通过精密控制的旋转式装置来旋转CCD,保证人造目标的星像始终沿CCD的电荷并行移动方向进行移动,才能通过漂移扫描技术形成圆点星像,提高目标星像的信噪比。因此,有必要研究漂移扫描CCD的旋转控制模型,拓展CCD漂移扫描技术在空间目标观测中的应用。
本文从理论上分析推导了旋转式CCD漂移扫描观测的控制模型,并根据实验室现有条件,运用计算机仿真技术,通过对空间目标观测模拟方法的研究和应用[6,7,8],实现了在这种观测模式下的星图实时模拟,为后继研究提供技术参考。
1 CCD漂移扫描观测的数学模型
CCD漂移扫描技术,是利用CCD电荷逐步转移的原理,通过时序电路控制,使CCD电荷并行转移的速度和目标漂移线速度的大小相匹配。随着曝光的进行,同一目标的入射光子落在CCD光敏面的不同区域里,而电荷跟踪实现了电荷在转移过程中的累积效应,在电荷累积的同时实现电荷跟踪的目的[3]。
在漂移扫描模式下,任意时刻CCD光敏面电荷的累积输出模型都可以看成是由该时刻的电荷产生模型和转移模型两部分来组成。但是CCD电荷的转移是通过时序脉冲控制逐步进行,任意时刻的电荷转移量都是由上一时刻的电荷产生量和转移量来构成,依次类推,CCD光敏面电荷的累积输出模型也可仅由不同时刻的电荷产生模型来构造。
现将CCD漂移扫描观测的数学模型构造如下:
1)假设CCD面阵的阵列大小为M行N列,M,N∈Z;
2)令t时刻的CCD阵列电荷累积量以C(t)来表示;
3)令第n个脉冲时间内CCD阵列的电荷产生量为G(nτ),则有:
其中:g(k)=(g1(,k)g(,2k)g(M,k))T,k=,1,2N;τ为电荷积累时间,如图1所示。图中Tr为电荷转移时间。T=τ+Tr为脉冲控制周期。
定义漂移移位操作Trans:
综上,光电望远镜在进行漂移扫描观测时,CCD阵列电荷沿电荷转移方向累积量在t=(n-)1T+τ,n∈Z时的数学模型为
由上式知,脉冲控制周期T是对目标信号进行采样的时间间隔,影响着信号电荷量的有效累积。
2 旋转式CCD漂移扫描观测的数学模型
对移动速度方向会发生变化的目标,不仅要满足电荷并行转移的速度和目标漂移线速度的大小相匹配,而且要能够使二者移动速度的方向相匹配,才能够对信号电荷进行漂移扫描积累,因此需要对CCD进行旋转控制。由于CCD漂移扫描观测数学模型中的电荷累积方向与CCD的电荷转移方向是一致的,旋转式CCD漂移扫描观测的数学模型构造可以基于漂移扫描观测的数学模型来完成。同时,数学模型的建立将涉及到不同角度的旋转控制问题,可转换为二维平面内的坐标旋转变换来实现,如图3所示,其坐标旋转变换表达式如(4)所示
CCD面阵的数据行列下标与图3坐标系定义不同。对CCD数据进行处理时,阵列的左上角位置为坐标原点,而对CCD进行旋转控制时,旋转点为CCD阵列的中心位置,需要将数据坐标原点统一平移到阵列中心位置后再进行旋转变换。
设一空间目标点S在A′B′C′D′中的坐标为(m,n),其中A′B′C′D′和ABCD表示CCD面阵不同的旋转状态,分别如图4白色和灰色区域所示。那么由旋转公式(4)可得,在ABCD中的行坐标表示为
列坐标表示为
其中round(·)表示对括号内对象进行四舍五入运算,这里θ方向定义与图3一致。ABCD和A′B′C′D′的区域是受限固定的,仅当S落在A′B′C′D′和ABCD的共同区域时,其坐标才能互相转换。因此,基于CCD面阵本身构造的模型,不能够对其任意的旋转状态进行描述。
构造长度为的正方形区域F,使之外切于CCD面阵的外切圆,为含有任意旋转角度CCD面阵的最小区域,同样,其区域的原点位置位于区域的左上角,如图4所示。
对CCD进行旋转控制时,其面阵坐标系是变化的,但对应于某一旋转状态下CCD面阵中的任意一点,都能从具有惯性坐标系特征的区域F中找到一一对应的坐标,即:
其中f表示F中一个分辨单元内的电荷量。定义两个坐标矩阵Rm和Cm,用向量构造,如下所示:
1)行坐标矩阵Rm:
2)列坐标矩阵Cm:
由式(3),光电望远镜在进行旋转漂移扫描观测时,CCD阵列沿电荷转移方向进行累积时的电荷量在t=(n-)1T+τ,n∈Z时的数学模型为
其中:⊗运算符表示矩阵分块运算,⊕表示矩阵中的每一元素都与常数相加。
比较式(8)和式(3),旋转式漂移扫描观测模式相比于漂移扫描观测模式,某一时刻CCD的输出值不仅受脉冲控制周期T的影响,而且与旋转方向θ有关,旋转方向影响着对目标信号的空间采样。因此,若先对T和θ进行选择,再对空间目标进行观测,则式(8)就是旋转式CCD漂移扫描观测的控制模型。下面结合实验,分析旋转角度θ和脉冲控制周期T的选择对成像结果的影响关系。
3 实验仿真分析
在STK(Satellite Tool Kit)中建立观测场景[9],运用模型进行实验仿真。仿真条件设置如下:
1)光电望远镜参数:地理位置处于上海天文台,视场大小为2°×2°,指向方位角为168.508°,俯仰角为25.54°,CCD面阵大小为512×512;
2)卫星轨道参数:半长轴6 878.137 km,卫星轨道倾角45°,升交点赤经2°,其它经典轨道要素设置为默认值0。
3.1 恒星的漂移扫描观测
短露光时间内生成的星图,受CCD和星空背景噪声的干扰影响大,将会影响到目标的检测概率和提取精度,如图5所示。图5为模拟生成的998EpSec时刻的凝视观测星图,其中Ep Sec表示距场景历元时刻(历元表示场景时间的起始点)所过的时间,单位为s,图中最右一颗为卫星。
对恒星进行漂移扫描观测,旋转角度为0°,脉冲积累数为100,脉冲控制周期为1.85 s,如图6所示,恒星信号得到很大改善。
3.2 旋转角度选择对成像效果的影响分析
在对卫星目标进行旋转漂移扫描成像分析时,由于在一次观测时间内θ(kτ),k=,1,2,n变化缓慢,可令θ(kτ)≈θ,来验证不同的旋转角度选取对观测结果的影响。
设置脉冲积累数为100,脉冲控制周期为0.013 919 s,旋转角度依次为-30.499 4°、30.499 4°、-149.499 4°和149.499 4°,其漂移扫描观测结果分别如图7所示。
比较图7的四幅观测结果及对应的旋转角度设置,不同的旋转角度对目标信号的积累观测结果影响不同。由图7(d)知,当旋转角度为149.499 4°时,目标信号得到最好的聚焦,以其作为反映目标运动方向的参照,则若旋转角度与目标运动方向之间的夹角越小,星像拖尾就越小,同时能量积累表现的越集中。
3.3 脉冲控制周期选取对成像效果的影响分析
分析不同的脉冲控制周期选取对观测结果的影响。设置脉冲积累数为100,旋转角度为149.499 4°。脉冲控制周期选取为0.1 s和0.01 s时,所得漂移扫描观测星图如图8所示。
在图8中,两幅星图中的目标星像都出现沿CCD漂移扫描方向的拉伸现象,可见脉冲控制周期选取的过大或过小都不能对目标形成良好星像。同时,当脉冲控制周期选取较大,接近于对恒星进行观测的周期时,出现了恒星拖尾不再平行于CCD的漂移扫描方向的现象,如图8(a)所示,这在对中高轨卫星进行漂移扫描观测时较为常见。
结束语
本文在分析漂移扫描技术数学模型的基础上,建立了旋转式的CCD漂移扫描观测的控制模型,并运用计算机仿真技术对不同观测模式进行了模拟,验证了模型的可行性,为后继工作的开展提供理论基础。同时,对CCD旋转漂移扫描模型中的相关参数选择对成像结果的影响进行了分析,为实际观测中的参数选择和判别提供参考依据。但同时从实验中可以看出,运用漂移扫描技术进行观测,必须严格要求星像移动与CCD的电荷转移保持一致,否则进行旋转控制时,会对目标定位带来误差。因此,下一步将在现有基础上,对CCD旋转式漂移扫描技术的定位误差作深入研究。
参考文献
[1]Sabbey C N,Coppi P,Oemler A.Data Acquisition for a16CCD Drift-Scan Survey[J].The Astronomical Society of the Pacific(S0004-6280),1998,110:1067-1080.
[2]Nunez Fors J,Richichi A.CCD drift-scan imaging lunar occultations:A feasible approach for sub-meter class telescopes[J].Astronomy and Astrophysics(S0004-6361),2001,378:1100-1106.
[3]毛银盾,唐正宏,郑义劲,等.CCD漂移扫描的基本原理及在天文上的应用[J].天文学进展,2005,23(4):304-316.MAO Yin-dun,TANG Zheng-hong,ZHENG Yi-jin,et al.The Basic Principle and the Application in Astronomy of CCD Drift-Scan[J].Progress in Astronomy,2005,23(4):304-316.
[4]毛银盾,唐正宏,陶隽,等.漂移扫描CCD用于地球同步轨道卫星观测的初步结果[J].天文学报,2007,48(4):475-487.MAO Yin-dun,TANG Zheng-hong,TAO Jun,et al.Preliminary Results of GSS’Optical Observation with CCD Drift-scan Mode[J].Acta Astronomica Sinica,2007,48(4):475-487.
[5]Shulga O,Kozyryev Y,Sibiryakova Y.Use of the combined CCD observation method for fast near earth object observations in RI NAO[C]//Proceedings of The Solar System Bodies:From Optics To Geology,Astronomical Institute of Kharkiv V N,Karazin National University,Kharkiv,Ukraine,May26-29,2008.
[6]欧阳桦.基于CCD星敏感器的星图模拟和导航星提取的方法研究[D].武汉:华中科技大学,2005.OUYANG Hua.Research on Star Image Simulation and Star Extraction Method for CCDs Star Tracker[D].Wuhan:Huazhong University of Science and Technology,2005.
[7]彭华峰,陈鲸,张彬.空间目标在天基光电望远镜中的光度特征研究[J].光电工程,2006,33(12):9-14.PENG Hua-feng,CHEN Jing,ZHANG Bin.Luminant characteristic of space target in space-based opto-electronic telescope[J].Opto-Electronic Engineering,2006,33(12):9-14.
[8]李淑军,高晓东,朱耆祥.带太阳能帆板的卫星光度特性分析[J].光电工程,2004,31(4):1-4.LI Shu-jun,GAO Xiao-dong,ZHU Qi-xiang.Analysis for luminosity features of a satellite with solar battery panels[J].Opto-Electronic Engineering,2004,31(4):1-4.
[9]杨颖,王琦.STK在计算机仿真中的应用[M].北京:国防工业出版社,2005.YANG Ying,WANG Qi.The Application of STK in the Computer Simulation[M].Beijing:National Defence Industry Press,2005.