简易数控设备（精选8篇）
简易数控设备 篇1
江西省瑞昌供电公司目前管辖着8个变电站, 配有10 k V电压互感器10多台, 10 k V空气断路器40多台, 35 k V隔离开关40多台, 35 k V电流互感器70多台, 10 k V电流互感器130多台。这些设备一旦出现故障或损坏, 需要人工拆卸下来更换或者带回公司维修。这些设备的质量均在一两百千克, 而且都是按要求固定在3 m高的设备支架上。由于支架的高度较高, 如果使用传统的方法借助木制三脚架来拆卸或安装, 需要多人协同合作, 不但需要较大的周转空间, 而且操作起来效率低下。笔者所在公司主要通过租用吊车或者使用公司现有的三根木制扒杆来拆装设备。一方面, 吊车的租金比较昂贵, 另一方面, 由于木制扒杆过长, 运输较为不便, 运输成本相对较高。另外, 为了安全起见, 在设备拆装操作期间, 需要同时将其两边相邻设备停电, 不仅影响供电可靠性, 而且减少了供电能量。
为了有效解决工作中遇到的以上问题, 笔者根据自己多年的实践经验, 利用公司现有材料设计制作了一种材料易得、成本低、操作简单、经久耐用、安全可靠、容易携带的起吊支架, 使得重型供电设备的更换更加简便易行。支架实物图如图1。制作方法如下。
使用材料:80 mm槽钢0.4 m, 40mm角铁6.6 m, 50 mm角铁1.2 m, M16×150螺栓3只, 直径至少8 mm的圆钢圆环1只, 可自制。
剪裁和焊接拼装:40 mm角铁6.6 m截成2.2 m等长3段, 50 mm角铁1.2 m截成2段0.5 m和1段0.2 m。按图1所示焊接拼装。
支架参数:焊接拼装完成后, 支架固定伸出高度约2.2 m, 单件质量25 kg, 结构尺寸为2 200 mm×500mm×400 mm。
使用方法:把该吊架搬运到更换设备的区域后, 先在设备构架上选好固定点, 然后通过3个M16×150螺栓和0.5 m的角铁 (也可用同规格满足强度要求的槽钢等材料) , 将吊架固定在设备的构架上, 确保固定牢固后, 再将定滑轮安装在该吊架上端的圆环上, 即可实现设备的轻松吊装, 操作完成后进行相应的拆卸即可。
该支架制作成本较低, 仅需一百元左右, 只有传统木杆吊架成本的1/5, 而且结构紧凑, 自重和体积都相对较小。运输时可以放置在小型工程车上, 遇上交通不便利的路段, 徒手搬运同样方便可行。
经过多次现场使用经验证明, 此吊架能起吊300kg以下的设备, 操作方便, 仅需一个人就能很快地将吊架固定安装在变压器构架上, 一般只需要两个人就能把供电设备安全地更换下来, 更换设备的速度较之前的传统方法提高了四五倍, 相比以前能提前几个小时通电。而且, 在操作期间也不会像传统方法一样因关停两边相邻的供电设备而导致大面积的用户供电受到影响, 大大提高了供电可靠性。
简易数控设备 篇2
工作前
1.查验“交接班记录表”
2.机床工作开始工作前要有预热，认真检查机床各部分是否正常并填写“设备点检表”。
3.检查使用的刀具状况，有破损的刀具要及时更换。
4.刀具安装好后应进行一、二次试切削。
5.检查卡盘夹紧工件的状态。
工作中
l.注意操作车床的过程中禁止戴手套，女工必须将头发压入工作帽内。机床开动前，必须关好机床防护门。
2.禁止用手接触刀尖和铁屑，铁屑必须要用铁钩子或毛刷来清理。
3.禁止用手或其它任何方式接触正在旋转的主轴、工件或其它运动部位。
4.禁止在主轴运转过程中测量产品、变速，更不能用棉丝擦拭工件、也不能清扫机床。
5.车床运转中，操作者不得离开岗位，机床发现异常现象立即停车。
6.经常检查轴承温度，过高时应找有关人员进行检查。
7.在加工过程中，不允许打开机床防护门。
8.装夹工件后切记拿下卡盘或专用工具。
9.严格遵守岗位责任制，机床由专人使用，他人使用须工长安排。工作后
l.清除切屑、擦拭机床，使用机床与环境保持清洁状态。
2.注意检查或更换磨损坏了的机床导轨上的油察板。.检查润滑油、冷却液的状态，及时添加或更换。
4.依次关掉机床操作面板上的电源和总电源。
自制简易球磨机研磨体分级设备 篇3
由磨机倒出的研磨体重新级配是非常困难的, 因为各种规格的研磨体和一些物料混杂在一起, 必须按其规格一个个地挑出、分类、再称其重量。我公司的2.2m×6.5m球磨机内研磨体总重量为34t, 如果倒出重新级配 (不包括将研磨体装入球磨机) , 一个生产班组有15人, 至少需要8h才能将研磨体按其规格挑出。我公司共有8台球磨机, 如此重新级配, 不仅劳动强度大而且很费时间。鉴于此, 我们自行设计制造了简易球磨机研磨体的分级设备——分球机, 它由带边护板的筛篦板、由弹簧组成的支撑装置、带分级漏斗溜槽的机架和传动装置四部分组成。
工作原理:
将分球机放置在球磨机人孔门下面, 分球机的轴线与磨机中心线垂直, 与地面固定牢固 (图1) ;再将磨机人孔门打开, 启动该装置的电动机, 偏心轴转动使筛篦板振动, 随之启动球磨机, 随着球磨机的转动, 筒体内的研磨体断续地从人孔门泻出并落到振动着的筛篦板上, 由于筛篦板的篦条缝隙先窄后宽, 因此研磨体的规格从小到大先后漏到其下部的分级漏斗内, 由溜槽流出。即研磨体按其规格被筛选出来。
其结构参照示意图2。
1筛篦板
筛篦板是分球机的重要组成部分为可调换件 (因球磨机Ⅰ仓、Ⅱ仓的研磨体规格不同, 则需要篦缝不同的筛篦板) , 用螺栓固定在其下部的槽钢架上。槽钢架是用8号槽钢焊制长2400mm、宽600mm的方框, 中间有2根加强槽钢, 间距等分为800mm, 即“目”字框, 槽钢两长边缘钻有多个12mm的圆孔用来固定筛篦板, 其两侧和后侧焊有高200mm并与槽钢架成120°的边护板, 以防止倒出的研磨体向旁边飞溅出去。槽钢架两个长边下部稍后端固定两个轴承座, 为偏心轴偏轴心的轴承座。筛篦板与其槽钢架用螺栓固定成一体与水平的机体架成3°的倾斜角度, 前低后高。
筛篦板宽度为590mm, 长为2400mm。分为两部分, 第一部分:600mm长、25mm厚的普通钢板, 并钻有许多8mm的圆孔, 主要是球磨机倒出的研磨体落到其上部, 承受研磨体的冲击和将夹杂在研磨体中的物料粉筛选出去;第二部分:1800mm长、25mm厚铸造出的篦条板 (材质ZG35) , 可根据球磨机各仓研磨体直径的大小分为三段, 每段为600mm长 (以筛选球磨机Ⅰ仓研磨体为例) 。我公司生料球磨机Ⅰ仓研磨体的直径为60、70、80、90mm四种规格, 即为Ⅰ仓设计的筛篦板蓖缝三段依次为62、72、82mm。筛篦板两个长边也有一些12mm圆孔, 用来固定该篦板, 篦板篦缝为上窄下宽, 并且下部有四道横向铸筋 (宽50mm) 相连, 铸筋低于篦板上平面5mm, 篦缝之间的篦条板上还有一些错开的凸起点, 主要是为了防止研磨体沿着篦条板下滑而不进入篦缝。沿着篦缝下滑的研磨体直径小于60mm的, 在一段62mm篦缝漏下, 进入第一个分级漏斗;直径为60~70mm的研磨体则滚过一段篦缝, 从二段72mm篦缝漏下, 进入第二个分级漏斗;直径为70~80mm的研磨体滚过一段、二段篦缝, 从三段82mm篦缝漏下, 进入第三个分级漏斗。直径大于80mm以上的研磨体则滚过所有筛篦板的篦缝滑出筛篦板, 进入分球机外的分级漏斗, 即研磨体分级完毕。
2支撑装置
支撑装置由6组压缩弹簧和弹簧座组成, 上部弹簧座焊接在筛篦板槽钢架上, 下部弹簧座焊接在机体架上, 中间为弹簧。主要为缓冲作用, 当偏心轴快速转动时, 筛篦板与机体架为弹性连接, 可产生振动, 上下往复运动, 并保证该装置的机体架固定不动。
3机架
机架由槽钢、角钢焊接组成, 其宽度为800mm, 长2400mm的10号槽钢框, 中间有加强槽钢, 下面焊接6个支腿, 并用角钢支撑加强。机架槽钢上部稍后端安装两个轴承座, 为偏心轴主轴心同心的轴承座。机架的内部焊接各分级漏斗和溜槽, 用来盛接由筛篦板漏下的研磨体, 由溜槽将其引出分球机。
4传动系统
传动系统是由1个偏心轴、4套轴承及轴承座、2个皮带轮 (偏心轴上的皮带轮其腹板铸有配重铁, 用来抵触偏心轴的偏心) 、1台电动机、2条三角带组成。与偏心轴偏轴心的轴承及轴承座固定在筛篦板上, 与偏心轴主轴同心的轴承及轴承座固定在机体架上, 轴的一端安装皮带轮, 在偏心轴的前面安装带有皮带轮的电动机, 启动电机通过三角带使偏心轴旋转起来, 从而带动筛篦板振动, 使落在筛篦板上的研磨体向前滚动并从篦缝漏下, 而不能停滞在篦板上或夹在篦缝内。
简易数控设备 篇4
关键词：PLC,简易,数控钻床,步进电机
高档数控机床是工业现代化的基石之一, 也是保证国防工业和高技术产业发展的战略物资。我国工业的现代化, 特别是制造业的现代化, 需要装备制造业提供先进的制造手段。虽然我国在数控机床共性关键技术研究、数控机床开发数控系统和普及型数控机床产业化工程研究等方面取得了一定的进展, 在一些共性技术和关键技术上有重大突破, 但整体上与工业发达国家相比, 仍存在比较大的差距。按价值计, 数控机床70%依赖进口, 高档数控机床几乎全部依赖进口。因此, 增强我国制造基础装备水平, 提高我国制造业的国际竞争力是一个亟需我们努力解决的问题。另外, 对于数控机床不能大众化使用的现象。我们提出面向大众的由PLC直接控制的简易数控钻床的方案设计。这种机床既可以达到数控机床的加工精度, 又可以供不精通数控编程的工人来使用高精度的数控设备。
一、简易数控钻床的设计
简易数控钻床的结构示意图如图1所示。
(一) 数控钻孔加工的控制。
这部分由可编程控制器 (PLC) 、环行脉冲分配器、步进电机驱动器、步进电机和伺服传动机构、变频器等部分组成 (如图2所示) 。用户可以通过控制面板直接输入要加工工件孔的深度, 可编程控制器根据用户输入的信息, 转换为要输入步进电机的脉冲数, 考虑到实际工作中可能会造成步进电机所走的步数与输入的脉冲数之间的误差, 我们用旋转编码器对步进电机进行闭环控制, 使钻头的钻孔深度达到精确加工目的。伺服传动机构中的齿轮Z1、Z2 应采取消隙措施, 避免产生反向死区或使加工精度下降。丝杠传动副用来驱动钻头的进给运动。而丝杠传动副则应根据该单元的加工精度要求, 确定是否选用滚珠丝杠副。 采用丝杠副则具有自锁效果好、系统刚度好、传动精度高、使用寿命长的优点。为了满足不同材料的工件加工以及除钻孔之外如攻丝等加工工序的要求, 可以通过控制面板输入所要求的钻头转速, 通过PLC处理, 控制变频器对三相异步电动机进行变频调速。
(二) 被加工工件的提升部分。
为了减轻计算控制步进电机的步数的工作量, 故只让步进电机在加工切削工件时做进给运动。这样就需要一个被加工工件的提升机构。其示意图如图3所示。提升机构是靠步进电机2来驱动的。通过齿轮齿条机构提升工作台。当工作台提升到将光电开关阻隔时, 步进电机2被停止输入脉冲, 但不断电, 保持转矩。同时步进电机1, 以及三相异步电机转动, 加工工件。
二、步进电机的高精度控制
步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件, 它具有快速启停能力, 精确步进及直接接受数字量等特点, 因而步进电机在定位场合得到了广泛的应用。应用可编程序控制器进行脉冲控制, 控制精度高, 因此, 在工业应用场合, 基于可编程序控制器的步进电机控制器应用广泛。
(一) 步进电机的工作原理。
图4为一台三相六拍反应式步进电动机, 定子上有三对磁极, 每对磁极上绕有一相控制绕组, 转子有四个分布均匀的齿, 齿上没有绕组。当A相控制绕组通电, 而B相和C相不通电时, 步进电动机的气隙磁场与A相绕组轴线重合, 而磁力线总是力图从磁阻最小的路径通过, 故电机转子受到一个反应转矩, 在步进电机中称之为静转矩。在此转矩的作用下, 使转子的齿1和齿3旋转到与A相绕组轴线相同的位置上, 如图4 a所示, 此时整个磁路的磁阻最小, 此时转子只受到径向力的作用而反应转矩为零。如果B相通电, A相和C相断电, 那转子受反应转矩而转动, 使转子齿2齿4与定子极B、B′对齐, 如图4 b所示, 此时, 转子在空间上逆时针转过的空间角q为30°, 即前进了一步, 转过这个角叫做步距角, 同样的, 如果C相通电, A相B相断电, 转子又逆时针转动一个步距角, 使转子的齿1和齿3与定子极 C、C′对齐, 如图4 c所示。如此按 A-B-C-A顺序不断地接通和断开控制绕组, 电机便按一定的方向一步一步地转动, 若按 A-C-B-A顺序通电, 则电机反向一步一步转动。
在步进电机中, 控制绕组每改变一次通电方式, 称为一拍, 每一拍转子就转过一个步距角, 上述的运行方式每次只有一个绕组单独通电, 控制绕组每换接三次构成一个循环, 故这种方式称为三相单三拍。若按 A-AB-B-BC-C-CA-A顺序通电, 每次循环需换接6次, 故称为三相六拍, 因单相通电和两相通电轮流进行, 故又称为三相单、双六拍。
(二) 步进电机的控制方法。数控钻孔的控制因素主要有三个:
1.行程控制。
行程控制采用数字控制来实现。由步进电机驱动钻头的结构可知, 滑台的行程正比于步进电机的总转角。而步进电机的总转角正比于所输入的控制脉冲个数, 因此可以根据伺服机构的位移量确定PLC 输出的脉冲个数:
n=ΔL/δ (1)
式中ΔL为伺服机构的位移量 (mm) ;δ为伺服机构的脉冲当量 (mm/脉冲) 。
2.工进速度控制。
伺服机构的进给速度取决于步进电机的转速, 而步进电机的转速取决于输入的脉冲频率。因此, 可以根据该工序要求的进给速度, 确定其PLC 输出的脉冲频率:
f=Vf / 60δ (Hz) (2)
式中Vf为伺服机构的进给速度 (mm/min) 。
3.钻头的进退控制。
钻头的进退控制即步进电机的转向控制。可通过改变步进电机各绕组的通电顺序来改变其转向, 如三相步进电机通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA-A … 时电机正转;当绕组A-AC-C-CB-B-BA-A … 顺序通电时电机反转。因此, 可以通过PLC 输出的方向控制信号改变环行分配器的输出顺序, 或经编程改变输出脉冲的顺序来改变步进电机绕组的通电顺序。
三、PLC 对步进电机的软件控制
由数控钻孔的PLC 控制方法可知, 应使步进电机的输入脉冲总数、脉冲频率以及正反转受到相应的控制。PLC的I/O连接如图5 所示。这里仅以控制一个步进电机为例。梯形图如图6所示。
(一) 用移位寄存器3000～3005产生六拍时序脉冲。
在CP端的移位脉冲信号 (由接点3101产生) 作用下, 将IN端的信号依序移入3000～3005, 每移一位为一拍, 六拍为一循环。移位时产生的时序脉冲频率由移位脉冲信号频率决定。
(二) 三相六拍环形分配器。
此环形分配器由辅助继电器4000、4001、4002组成。在3000～3005产生的时序脉冲的作用下, 4000、4001、4002的通电顺序为:
(三) 由2000、2001、2002实现正反转驱动控制。
正转通电顺序:2000 (A相) -2000, 2001 (A, B相) -2001 (B相) -2001, 2002 (B, C相) -2002 (C相) -2002, 2000 (C, A相) ;按下K2反转即钻头加工完工件后退回初位, 转通电顺序:2001 (B相) -2001, 2000 (B, A相) -2000 (A相) -2002, 2001 (C, A相) -2002 (C相) -2002, 2001 (C, B相) 。
(四) 脉冲频率控制。
由3101和特殊继电器0001产生0.1s的时钟脉冲。
(五) 脉冲数的控制。
也就是步数的控制。由计数器5000完成, 合上K4时, 电动机运行提前设定的脉冲数后自动停止。改变计数器的设定值, 就可以改变控制的步数, 从而控制钻孔的深度。
四、结语
本简易数控钻床通过由可编程控制器对步进电机系统的精确控制达到精确加工的目的, 而且操作极为简单。此外, 本设备工作可靠, 控制灵活, 对不同型号的步进电机进行控制时, 不需要改变硬件电路, 只需要通过修改软件就能实现多种控制功能, 具有很强的通用性和广泛的应用前景。
参考文献
[1].管丽娜, 邵强.步进电机的PLC直接控制[J].大连民族学院学报, 2004, 6 (1) :41～43
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[3].邱望标, 罗杰, 李政敏.基于PLC软件环分的步进电机高低压驱动[J].煤矿机械, 2005, 2:91～93
简易数控设备 篇5
简易的数控车床, 是现代化机械制造业中必不可少的加工设备, 产品加工质量稳定, 生产效率提高, 生产适应性好, 加工精度高, 我们设计的系统主要由两部分组成:数控进给系统;主轴箱传动系统。另外所要求设计的箱体规格是420×400×380mm, 结构紧凑。主轴中心高为180mm, 即主轴的回转直径为180mm。主轴孔径为52mm, 可以穿过棒料进行加工。主轴的转速分为12级大约在30～120r/min之间。 主电机的功率为4kw。选择电机型号为Y112M-4的电动机 , 额定转速为1440r/min。 整个结构通过电机带动皮带轮, 由几组三联或两联滑移齿轮的机械变速机构来实现12级变速。
2 转速图的拟定
2.1 确定传动方案
根据三项原则:传动副要“前多后少”, 传动线要“前密后疏”, 降速要“前慢后快”。初步确定传动方案为Z1, Z3, Z6, 最后一级降速传动比1/4, 升级传动比为2∶1。若考虑到主轴的孔径和壁厚的直径过大, 所以采用分支传动机构, 使主轴的降速转动比得以缓慢降落, 不致使齿轮过大。
结构式设计为通过两个滑移变速组得到高六级转速。再通过分支传动系统, 使主轴得到低六级转速。当主轴与被动轮的中心距较大时, 采用皮带传动比较合理。同时具有缓冲, 吸震, 运行平稳, 无噪声等优点。且结构简单, 在过载时可防止其他零件损坏等优点。
3 齿轮齿数的确定
3.1 最小齿数确定
最小齿轮齿数是在变速组内降速比或升速比最大一对齿轮中。由转速图可知, 最大降速比为1∶2, 在分支传动机构中, 取最小齿轮齿数为Z=20。
3.2 在Ⅰ-Ⅱ轴间有三对齿轮副
从结构上考虑, 要在Ⅱ轴上安装公用齿轮, 在Ⅰ-Ⅱ轴间分别1.41∶1, 1∶1, 1∶1.41.在Ⅱ-Ⅲ轴间传动比分别为1.41∶1, 1∶2。采用的公用齿轮在Ⅰ-Ⅱ轴间的传动比为1∶1.41, 在Ⅱ-Ⅲ轴的传动比为1.41∶1。那么公用齿轮数为Z7=42, 由于在Ⅰ-Ⅱ轴间的传动比为1∶1.41, Z5∶Z6=1∶1.41, Z6=Z7=42 (公用齿轮) , Z5=42×1/1.41=30 SⅡ=Z5+Z6 (Z7) =30+42=72。
4 轴的结构设计
4.1 Ⅰ轴的结构
套皮带轮的轴径采用锥度为1∶10的锥度, 采用锥度按转皮带轮具有定心精度高, 传递扭矩大等优点。两个轴承放在轴承套内, 轴承套通过螺丝固定在箱体上, 前面两个轴承中间没有定位套, 曾大了跨距, 可减少皮带轮对轴产生弯矩。
4.2 主轴的设计计算
主轴的结构, 根据箱体长度为420mm, 选择两支承的主轴组件, 由于前支承所承受的刚度比后支承要求高, 所以前支承选用圆锥双列向心短圆柱滚子轴承, 后支撑选用单列向心推力球轴承, 提高前支撑的刚度, 能有效提高主轴组件的刚度。考虑到调整轴承间隙方便, 结构简单等因素, 采用后端定位。由于前轴承的偏心对主轴端部精度的影响较小, 前轴承精度选得很高, 后轴承精度比前轴承低一级。
5 主要成果
通过对简易数控车床主轴箱传动结构的设计, 基本掌握了普通车床数控改造的相关技术, 掌握了机械零部件装配、安装、调试的技术要点, 掌握了电气控制系统安装调试的技术要点, 掌握了整机检测与调试技术要点;另外, 目前大多数企业还有数量众多、使用年限较久的普通机床, 这些机床普通加工精度和生产效率低, 生产适应性差, 但由于种种原因又不能马上淘汰, 因此, 对普通机床进行数控化简易改造不失为一条投资少、机床加工上台阶, 又能提高产品质量和生产效率, 使旧设备快速改造升级的捷径。
摘要：本文阐述了设计一种简易的数控车床, 通过拟定转速图, 设计V型带, 确定齿轮齿数, 计算各轴扭矩, 确定传动系统, 完成齿轮结构设计即完成轴的结构设计, 从而完成数控车床的主轴设计。
关键词：V型带,齿轮齿数,主轴扭矩
参考文献
[1]黄鹤汀主编.金属切削机床 (下) [M].北京:机械工业出版社, 2004, 2.
[2]李仲生主编.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社, 2006, 5.
简易数控设备 篇6
模拟电视信号是用带宽为0~6MHz的视频信号,带宽为40Hz~15KHz的音频信号,对高频载波信号幅度和频率进行残留下边带负极性调制生成的。并以电磁波或者CATV系统作为载体,利用电视发射机或者有线电视播出设备,将电视信号传输给电视接收机。模拟电视信号是以复合电信号的形式进行存储和传输。数字电视信号是利用数字技术对采集获取的视频信号和音频信号进行编码压缩生成的。并以IP网络或HFC网络作为载体,利用网络硬盘播出系统将电视信号传输给计算机或者电视接收机。数字电视信号是以视频文件的形式进行存储和传输。
数字电视信号与模拟电视信号相比较,信号传输时不会产生邻频干扰,图像和伴音质量能够达到标清或高清水平,有利于网络电视台多频道信号传输设备的集成。校园网络电视台一般只有一个频道,数字电视信号传输设备可以采用简易方式集成,IP网络和HFC网络还能同时传输电视信号。目前,我国的数字电视主要采用MPEG-2格式,所以了解文件、视频文件及MPEG-2格式就很有必要。
1.1 文件
文件是指存储在外存储器上的信息集合。经各类应用程序处理后存储在磁盘上的图形、文字、视频、声音等信息就是文件。为了区分不同的文件,需要给这些文件起不同的名字,这些名字就称为文件名。不同程序对文件命名的规则不同,但大部分都由主文件名、圆点和扩展名三个部分组成。主文件名一般由用户写入,圆点及扩展名通常是由应用程序自动加上的。也就是说,文件名是用三个字符来表示文件的内容、类型及格式。例如文件名JXJH1.doc:主文件名JXJH1表示教学计划1;扩展名doc既表示文件是文本文件,还表示是word文档格式;小圆点“.”为分隔号。
1.2 视频文件
视频文件名也是这样表示的。例如文件JXTVJM1.vod:主文件名JXTVJM1表示教学电视节目1,扩展名vod既表示文件是DVD光盘上的视频文件,还表示文件是MPEG-2视频格式。这是一个非常重要的概念,视频文件的格式多种多样,而非线性编辑和网络电视信号的传输,一般使用广播影视业界常用的MPEG-2格式,对DV-AVI这种个别可跨多个平台传输的文件格式才可能兼容。这就需要经常将不同格式的视频文件转换为MPEG-2格式。例如网络电视信号的传输,只能使用扩展名为:mpg、mpe、mpeg、m2v及DVD光盘上的vod等MPEG-2格式的文件,兼容MPEG-1及VCD光盘上的dat和部分DV-AVI格式的文件,对于其它格式的视频文件只有转换为MPEG2格式后才能使用。文件格式的转换有许多支持软件和解决方法,只有根据具体情况灵活应用才能事半功倍。
1.3 MPEG-2格式
视频文件有许多格式,其中MPEG-2格式,是Moving Picture Experts Group(运动图像专家组)编制的一个图像及音频信号编码压缩标准。运动图像专家组成立于1988年,在国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)的联合指导下工作,主要工作室专门制定运动图像及相应音频信号编码压缩标准。运动图像专家组先后制定的标准已形成为一个标准系列,包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21格式。其中MPEG-1标准,是专为VCD设计的,数字音频格式MP3(MPEG Audio Layer-3,音频动态压缩第三层)就来源于MPEG-1格式。1994年制定的MPEG-2在广播影视业界已获得广泛采用。1998年制定的MPEG-4相对MPEG-2格式,虽然压缩比更高,且更能适应技术发展趋势,但国际上是否考虑用它来代替MPEG-2格式尚无定论。所以,目前网络电视信号还是选用MPEG-2格式比较稳妥。
2 数字电视信号的传输及设备
2.1 数字电视信号的传输
首先,利用编码器和非线性编辑系统,对采集获取的音视频信号进行编码压缩和非线性编辑,生成MPEG-2格式视频文件。然后,将视频文件和DVD、VCD的内容复制导入系统磁盘阵列,由硬盘自动播出系统按照编制的节目播出表,完成数字电视信号的传输。
2.2 信号传输设备的配置
一是信号采集设备:主要有摄像机、数字磁带录像机、字幕机、特技机、编辑机、调音台等。二是信号控制设备:主要有信号采集、非线性编辑、新闻文稿、节目审片、节目上载、播出制表工作站和以太网千兆交换机、系统管理服务器、时钟卡、音视频矩阵切换器等。三是节目播出设备:主要有硬盘存储阵列、节目调用主备服务器、节目播出主备服务器、节目播出卡等。
2.3 信号传输设备的集成
首先为传输设备安装必要的软件,其次用电缆正确连接传输设备,最后对传输设备进行联调。这种集成方式适合组建多频道的商业网络电视台,这里就不必展开论述。校园网络电视台一般只有一两个频道,数字电视信号传输设备数量较少,系统集成可以采用省去部分设备的简易方式,其功能分别由非线性编辑和硬盘自动播出系统承担。
3 校园电视信号传输设备的简易集成
3.1 信号采集设备
选用小型数字非线性编辑系统,作为节目制作及信号采集的主要设备。它可从具有DV接口的摄像机中采集素材,也可从具有1394接口的外部数字录像机中导入素材,还可从具有USB接口的设备中复制素材。系统的实时、多轨道及多格式混编合成功能,色键、字幕、时间线输出功能,P2、SD、CF卡摄像机素材高速拷贝功能,DV、HDV格式摄像机素材复制功能,AVI录像机视频文件导入功能,非线性、特技、字幕编辑制作功能,特别适合无带化视频信号的后期制作和节目存储。系统配置的AV高速硬盘可存储30小时AVI或200小时MPEG-2素材,配置的DVD光驱可将DVD、VCD上的内容快捷导入系统硬盘。系统基于文件形式的采编工作流程,能直接输出MPEG-1、MPEG-2格式的视频文件。这些功能对于院校网络电视台制作数字电视节目非常有利。另选HVR-M15C数字磁带录像机,作为信号采集及接口转换的主要辅助设备。既可利用它丰富的信号接口增强编辑系统数字信号输入功能,又可利用它多规格录像带使用功能将记录的内容直接导入硬盘播出系统。系统在编辑制作电视节目时还可完成审片和上载工作。
3.2 节目播出设备
选用两套硬盘自动播出系统,作为节目播出及控制的主要设备。其中1套作为主播1套作为热备。备播系统的制表功能可编制节目播出表。主播与备播根据实际情况自动切换,在无人值守的情况下准时、有序、全自动、高可靠地传输存储在系统硬盘中的数字视频信号。系统采用国际流行和国内影视业界常用的MPEG-2格式,支持MPEG-1、MPEG-2、VCD、SVCD、DVD等各种文件的相互转换,支持精确的帧编辑和无缝连播。系统可播出由各种采集卡和非编卡生成的mpg、mpa、m2v、m2p、dat、vod等格式视频。系统用RS422协议遥控切换主、备播设备。系统配置的酷睿2双核CPU及4G内存使系统运行速度大幅度提高。配置的1T容量AV高速硬盘可存储1000小时的节目素材。系统千兆网卡可为音视频文件的导入提供高速拷贝。另选模转数编码器完成模拟音视频信号输入。另选千兆以太网交换机支持编辑与播出系统高速拷贝数字音视频资源,支持电视信号利用视频服务器在IP网络上传输。另选音视频8*2矩阵切换器作为数字电视信号传输的控制设备,输出的二路数字音视频信号,一路通过音视频服务器,接入校园计算机网供计算机终端用户浏览;一路通过数字信号调制器,接入校园数字电视网供电视机终端用户收看。为了使本机输出信号与全电视台的时基信号同步,可在SV端口插入标准视频信号。
3.3 系统应用软件
应用软件可分为编辑应用软件和播出应用软件。编辑应用软件有:实时中文非线性编辑软件、实时中文特技编辑软件、实时中文字幕编辑软件和非线性编辑自动恢复系统。播出应用软件有:实时中文硬盘播出软件、实时硬盘播出自动恢复系统、PC客户端视频浏览软件等。
3.4 设备简易集成
非线性编辑系统的二路1394接口,一路连接数字摄像机用于采集摄像机获取的视频素材,一路连接数字磁带录像机用于导入多种规格录像带记录的音视频内容,或导入经录像机转换其它视频设备的音视频内容。非线性编辑系统RJ45端口利用双绞线接入交换机,用于硬盘播出系统高速拷贝编辑制作好的电视节目。非线性编辑系统和硬盘播出系统的DVD光驱,可将VCD和DVD的内容直接复制到编辑系统及播出系统的硬盘上。
硬盘主、备播机的RJ45端口分别利用双绞线接入交换机。主备播机AV输出端口用音视频电缆,分别与音视频8*2矩阵切换器的I1AV端口和I2AV端口连接,用于输出数字电视节目。主、备播机控制端口分别接入音视频8*2矩阵切换器COM的二个端口,用于控制主、备播机的播出切换。音视频8*2矩阵切换器M1AV端口利用音视频电缆与数字信号调制器连接,使电视节目信号能在校园HFC网络传输。S1AV端口与液晶显示器连接监视进入校园HFC网络的电视信号。音视频8*2矩阵切换器M2AV端口利用音视频电缆与视频服务器连接,视频服务器RJ45端口与交换机连接,使电视节目信号能在校园IP网络传输。S2AV端口与液晶显示器连接监视进入校园IP网络的电视信号。
信号采集设备与节目播出设备连接无误即可进行系统调试。首先为相关硬件设备安装好系统应用软件。然后为非线性编辑系统、硬盘自动主播系统、硬盘自动备播系统、流媒体视频服务器在同一网段上设置固定IP地址。最后对信号传输系统进行技术联调,完成校园网络电视台数字信号传输设备的简易集成。
4 结束语
简易集成有许多方法,可以根据具体要求及资金来源灵活制定解决方案。简易方式集成的数字信号传输系统,虽不能与广播级的高清信号传输系统相媲美,但完全可以达到专业级的标清信号传输系统水平。而且技术操作简单性价比高,适合在人力和经费不足的情况下组建校园网络电视台。
摘要：数字电视信号与模拟电视信号相比较,信号传输时不会产生邻频干扰,图像和伴音质量能够达到标清或高清水平,有利于网络电视台多频道信号传输设备的集成。校园网络电视台一般只有一个频道,信号传输设备可以采用简易方式集成,IP网络和HFC网络还能同时传输电视信号。
关键词：网络电视,数字信号,传输设备,简易集成
参考文献
[1]韩连生,李韬.集成电路彩色电视机[M].西安:西安科技大学出版社,1988.
[2]蒋先华,许以臣,郤云江.校园网组建与应用[M].北京:科学出版社,2003.
简易数控设备 篇7
在一般功能的数控车床上用棒料加工如图1所示或相类似的零件时, 由于刚性问题, 棒料装夹时不能伸得太长。在加工完一个或几个零件后, 需采用手工送料的方式重新装夹后再进行加工, 虽然可以通过添加限位等方式加快装夹效率, 但加工效率总体不高, 工人的劳动强度也会较大。本文介绍一种利用市面上出售的简易机械手 (又叫拉料器) 实现数控车床自动送料加工的方法。为说明方便, 以车削加工图1的简单工件为例, 其实现自动送料的工作原理就是在车削完一个或几个零件后, 将装在数控车床刀架上的简易机械手 (图2) 的卡爪定位到棒料上, 利用机械手的夹紧力夹紧棒料, 然后用指令控制数控车床的卡盘卡爪张开, 再控制机械手向Z轴正向移动一个车削总长度, 从而将棒料拉出, 再夹紧卡盘, 移开机械手, 换上加工用的刀具, 实现连续车削加工。
在本例中, 采用调用子程序的方法来编程, 夹紧毛坯棒料后依次车削4个工件, 然后将棒料拉出来, 再切削4个工件, 如此循环加工3次 (切断时用的是3 mm的切槽刀, 留有0.2 mm的端面余量) 。
2 操作及编程方法
1) 选择合适的简易机械手。加工图1工件时, 所用棒料直径为φ20 mm, 则可以选择装夹范围为3~45 mm的机械手, 如图2所示。使用时将机械手安装到刀架上, 并将机械手的两个卡爪开口距离调节至比所夹棒料外圆小0.8~1.0 mm。
2) 确保数控车床所配置的卡盘可以用指令来控制其开合。如本例中所使用的中空液压卡盘, M27指令是张开, M26指令是夹紧。
3) 用机械手将棒料拉出时, 拉出来的棒料长度要刚好满足切削要求, 调试方法如下:a.1号外圆刀完成首件工件的端面切削后, 将端面位置设Z0, 然后调用机械手, 在手动方式下将机械手移到棒料的夹紧位置 (如图3所示) , 将此时的机械手坐标位置设为X0 Z0。而在加工完成后, 用机械手将棒料拉出来时, 则将机械手移至X0 Z0.2位置, 这是为外圆车刀在加工新的工件时能留出0.2 mm的端面余量。
b.一次车削完4个工件后, 要移动机械手去夹紧棒料, 再将其拉出来, 而这个夹紧位置的Z轴坐标绝对值就是车削4个工件后所用去的棒料长度。在本例中, 这个位置是X0 Z-53.6。
4) 采用调用二级子程序的方法来编写加工程序, 除了能简化编程结构外, 还便于调整加工的件数及拉出棒料的次数。本例中所用的加工程序如下:
主程序:
3 在加工和调试过程中要注意的事项
1) 采用相对坐标移开1号外圆刀, 换上3号切槽刀后再移回循环起点的方法, 需要修改数控系统参数, 将刀具形状补偿方式改为通过刀具的移动来进行补偿。如果是通过坐标系的偏移来补偿的话, 换3号切槽刀后不能返回到原来的循环起点, 从而导致加工出错。
2) 拉出棒料前能加工多少个工件取决于装夹棒料的刚性。在保证加工条件的前提下, 尽量使棒料伸出一点, 增加加工工件的件数, 以减少刀架的换刀次数, 提高加工效率。
3) 毛坯棒料的长度决定了子程序1的调用次数, 即决定了棒料能被拉出多少次。在加工时选择相同长度的棒料, 可以使加工规范化, 减少调试程序的麻烦。
4) 如果所用毛坯棒料的直径比液压中空卡盘内径小很多, 需要在液压卡盘内径处放置一个自制的支承垫圈, 缩小棒料轴线与液压中空卡盘内孔轴线的同轴度误差, 保证机械手能顺利将棒料拉出。
本程序在数控车系统为FANUC Series 0i Mate-TD的斜床身数控车床上验证通过。
摘要：介绍一种利用简易机械手实现在数控车床棒料加工中自动送料的方法, 并给出了具体实用的编程参考方案。
简易数控设备 篇8
1 数控系统硬件组成
数控系统要求能完成指令输入、状态显示、程序存储、运行数据存储、轴定位驱动等功能。本简易型三轴数控系统以PLC控制为核心, 通过数控加工或运动控制程序产生控制信息, 控制各运动坐标轴的位移, 包括移动位置、速度和方向等, 以及各种辅助控制系统, 如机床的换刀控制系统、液压与气动控制系统、润滑控制系统等, 因此, 其基本组成包括数控信息产生装置、三轴伺服定位驱动装置、位置检测装置、主轴电机控制装置、液压等辅助加工控制装置等[1]。
图1为数控硬件系统, 由PLC与触摸屏组成人机操控系统, 由定位模块、伺服驱动器与伺服电机组成XYZ轴伺服定位系统, 由模拟量输出模块、变频器与三相感应式异步电动机组成主轴调速系统, 以及开关量输入输出部分等。
1.1 元器件的选型
PLC采用三菱FX3U系列晶体管输出型, 内置高达64 k B大容量RAM存储器和业界最高水平的高速处理0.065μS/基本指令, 使用存储器盒, 将程序内存变为快闪存储器。控制规模为16~384 (包括CC-LINK I/O) 点, 除了浮点数、字符串处理指令外, 还具备了定坐标等丰富指令, 内置独立3轴100 k Hz定位功能 (晶体管输出型) , 使用基本单元 (晶体管输出型) 的输出端子时, 3轴可同时输出最高为100 k Hz的脉冲 (开集电极输出Y000, Y001, Y002) 。基本单元左侧均可连接功能强大简便易用的适配器[2]。
触摸屏采用型号为A985GOT-TBD三菱GOT-A900系列显示操作终端机, 分辨率为800×600像素, 256色TFT彩色LCD大型电子操作面板, 内置24 V直流电源, 1 MB内部记忆体, 色彩丰富, 图像逼真, 多视窗操作功能, 配合功能强大的GT Designer编辑软件, 可完成复杂的人机界面设计。
伺服驱动系统采用三菱MR-J3-A系列伺服驱动器, 配备分辨率为262 144脉冲/r绝对位置编码器, 构成绝对位置检测系统, 只要一次原点设置便被保存, 能进行高精度控制。有位置控制、速度控制和转矩控制可供选择, 广泛用于高精度位置控制和平稳速度控制场合, 具有优异的自动调谐性能和机械分析功能。伺服电机采用三菱HF-MP系列伺服电机, 可提高系统响应性且有高精度控制能力[3]。
变频器主轴驱动采用三菱FR-E740变频器。
1.2 定位驱动系统组成
FX3U内置独立3轴定位功能, 从Y0~Y2输出100 k Hz的开集电极式脉冲串, 可同时控制3轴XYZ伺服定位系统, 范围为-999 999~+999 999 (脉冲) , 脉冲输出形式为脉冲串+方向。FX3U与X轴伺服驱动器采用一个典型的连接方案 (见图2) , 它包括FX3U的基本单元FX3U-16MT, FX2N系列PLC的16点数字输出模块FX2N-16EYT和16点输入扩展模块FX2N-16EX-ES/UL与伺服驱动器连接, 三轴伺服驱动连接端口分配情况见表1。其中X轴脉冲端Y0, 方向端Y4;Y轴脉冲端Y1, 方向端Y5;Z轴脉冲端Y2, 方向端Y6, 将3个输出口Y21~Y23和3个输入口X31~Y33与伺服驱动器相应端口连接, 通过指令就可以读取绝对位置值[4]。
1.3 PLC与变频器通信
FX3U与变频器通信通过接口板FX3U-485-BD实现, 一台PLC最多可与8台变频器进行通信链接。本系统仅对一台变频器实施通信控制, 将VFD终端电阻开关设定于“100Ω”端, FX3U-485-BD扩展板RS-485端子与三菱变频器连接, 支持Modbus RTU协议, PLC与变频器通信前, 需设置变频器与通信相关的主要参数见第90页表2。PLC通信采用GX-Developer软件完成。这样PLC可以完成对变频器的启动、停止、频率设定等操作。FX3U专门增加了5个变频器通信指令:FNC270IVCK变频器运行监控指令、FNC271 IVDR变频器运行控制指令、FNC272 IVRD变频器参数读取指令、FNC273 IVWR变频器参数写入指令、FNC274IVBWR变频器参数成批写入指令。通过使用以上5个FX3U变频器通信指令, 使得变频器的通信程序得到简化, 减少了程序量, 容易理解掌握[5]。
2 PLC程序设计
数控系统首先需要为加工程序开辟专用文档式的高速数据处理系统, 在PLC的数据单元中建立三个数据文件区域:文件保存区、文件编辑区和运行文件区。通过对这三个区域定义互相对应的操作, 就可实现加工程序的保存、编辑和运行功能。文件保存区是主区域, 保存零件的加工数据;需要编辑加工程序时, 通过操作编辑界面, 把加工程序从文件保存区复制到文件编辑区, 对数据编辑完成后再保存到文件保存区;需要运行加工程序时, 把加工程序从文件保存区复制到运行文件区, 通过对界面操作运行加工程序[6]。
PLC程序包括初始化程序、手动程序和自动程序等, 初始化程序包括对相应辅助继电器和存储区的清零、显示项的设置、定位模块的初始设置等程序;手动程序对应手动界面的操作, 主要包括XYZ轴的程序零点设定、各初始位置和各定位数据及移动速度的设定、实现手动移动调试功能等程序;自动程序是实现各自动加工过程的程序。其中定位驱动系统的软件设计尤为重要, 也较复杂, 包括指定用程序、设定用程序、执行定位用程序等, 其中设定用程序包括最高速度、基低速度、原点回归速度、爬行速度、加速时间、减速时间等参数的设定和近点信号逻辑、加减速动作、中断信号逻辑、正反转逻辑的设定等程序;执行定位用的程序包括原点回归、JOG运行、正传方向定位、反转方向定位及执行具体的移动定位等程序。人机交互采用三菱GOT-A900系列操作终端机来实现。根据设备工艺编辑各个操作界面, 实现加工程序的保存、编辑和运行等功能。根据零件加工需要选择工作模式, 控制设备的各个工作状态, 输入各加工点的坐标及移动速度等, 来准确实现每个加工过程。各个工作状态和数据等都可以在操作终端实时显示。
3 结束语
笔者利用三菱FX3U内置独立3轴定位功能与MR-J3-A系列伺服驱动器组成简易数控系统, 配备GOT-A900系列显示操作终端机, 可实现数控系统的数据保存、参数设置、显示、手动、自动加工功能。具有经济实用、可靠性高、操作简单、性能稳定等特点。该方案为软件开发和功能扩展的一个平台, 使数控系统具有一定通用性、适应性、扩展性, 稍作修改便可在许多功能相类似的设备得到应用。
参考文献
[1]罗良玲.数控技术及应用[M].北京:清华大学出版社, 2005.
[2]三菱电机.FX3U·FX3UC系列微型可编程控制器用户手册[Z].上海:三菱电机有限公司, 2005.
[3]三菱电机.三菱MR-J3-A使用手册[Z].上海:三菱电机有限公司, 2003.
[4]三菱电机.FX3U·FX3UC用户手册 (定位控制篇) [Z].上海:三菱电机有限公司, 2005.
[5]吕桃.基于FX3U系列可编程控制器通信指令[J].产学研互动与科技创新, 2015 (12) :69-75.