畢業(yè)論文--皮革性能指標測量儀控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　題 目： 皮革性能指標測量儀控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　題目： 皮革性能指標測量儀控制系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）從

2、2014 年 2 月 24 日起到 2014 年 6 月 22 日</p><p>　　課題的意義及培養(yǎng)目標：</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)階段最后一個教學(xué)與實踐相結(jié)合的環(huán)節(jié)，是大學(xué)期間所學(xué)知識的綜合檢驗。目前皮革行業(yè)對皮革柔度等性能指標測試，仍然大量采用專業(yè)技師的主觀感覺判斷，即便使用儀器檢測，這些設(shè)備為手工操作，一般只能進行皮革單項皮革性能檢測，而且設(shè)備價格昂貴，且難以滿足現(xiàn)

3、場檢測和實驗室檢測的要求。本課題研究目標，將皮革壓縮、彎曲、頂伸性能檢測相集成，做到一機多能，操作簡便，實現(xiàn)皮革參數(shù)的無損傷測量，為利用測得的物理數(shù)據(jù)，對皮革柔軟性、延展性、手感豐滿性、彈性等指標，進行描述創(chuàng)造檢測手段。課題需要研究檢測方法的設(shè)計、檢測機械裝置的設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計以及人機操作界面系統(tǒng)設(shè)計。本課題強調(diào)實踐能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生新產(chǎn)品開發(fā)的能力，以及熟練掌握文獻檢索、寫作的能力。

4、 </p><p>　　設(shè)計（論文）所需收集的原始數(shù)據(jù)與資料：</p><p>　　1.收集皮革性能表征的相關(guān)資料，了解檢測方法和研究現(xiàn)狀 </p><p>　　2. 可編程序控制器原理及應(yīng)用，吳忠俊編著，機械工業(yè)出版社 </p><p>　　3.

5、田宇主編，伺服與運動控制系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　4. 存儲測試技術(shù)（數(shù)據(jù)檢測與存儲） </p><p>　　5.人機設(shè)備HMI應(yīng)用、電氣控制、機電系統(tǒng)設(shè)計等 </p><p>　　課題的主要任務(wù)（需附有技術(shù)指標要求）：

6、 </p><p>　　完成資料整理，提出測量儀檢測控制方案，完成開題報告（3月30日）；根據(jù)方案機構(gòu)草圖，設(shè)計實現(xiàn)測量皮革的拉伸變形和彎曲變形的電氣控制系統(tǒng)，實現(xiàn)觸摸屏操控與顯示，完成伺服與檢測系統(tǒng)設(shè)計、實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。要求完成設(shè)計方案和機械裝置全部圖紙；撰寫1.5萬字的說明書；翻譯3000字的專業(yè)技術(shù)文章（5月1日）。

7、 </p><p>　?。?）測量儀機械系統(tǒng)裝配圖 0號圖 </p><p>　　（2）測量儀控制系統(tǒng)電路圖 0號圖</p><p>　?。?）PLC控制程序 程序文本</p>&l

8、t;p>　?。?）人機界面程序 程序截圖 </p><p>　?。?）設(shè)計記錄 工作筆記</p><p>　　主要技術(shù)要求：試樣皮革：φ300mm；壓力量程: 0-50N; 分辨率<= 0.5N;皮革厚度量程：0-2mm; 分辨率<= 0.01mm;頂伸行程：0-50mm。 </p>&l

9、t;p>　　設(shè)計進度安排及完成的相關(guān)任務(wù)（以教學(xué)周為單位）：</p><p>　　學(xué) 生： 日期： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 日期： </p><p>　　教研室主任： 日期： </p><p&g

10、t;　　皮革性能指標測量儀控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　目前皮革行業(yè)對皮革柔度等性能指標測試，仍然大量采用專業(yè)技師的主觀感覺判斷，即便使用儀器檢測，這些設(shè)備為手工操作，一般只能進行皮革單項皮革性能檢測，而且設(shè)備價格昂貴，且難以滿足現(xiàn)場檢測和實驗室檢測的要求。本課題研究目標，將皮革壓縮、彎曲、頂伸性能檢測相集成，做到一機多

11、能，操作簡便，實現(xiàn)皮革參數(shù)的無損傷測量，為利用測得的物理數(shù)據(jù)，對皮革柔軟性、延展性、手感豐滿性、彈性等指標，進行描述創(chuàng)造檢測手段。該儀器包括機械系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)以及檢測系統(tǒng)組成。</p><p>　　首先，根據(jù)皮革性能指標檢測的運動要求，采用Solidworks2010作為設(shè)計平臺，完成該測量系統(tǒng)的本體設(shè)計、傳感器夾持裝置設(shè)計，為控制系統(tǒng)設(shè)計和檢測系統(tǒng)提供載體。</p><p>　　其次

12、，根據(jù)皮革性能指標檢測的運動要求，采用 Siemens PLC200 cpu224xp為控制器，使用V4.0 STEP 7 Micro-WIN SP6作為控制程序編程軟件。采用Siemens Smart 700IE觸摸屏，使用SIMATIC Wincc flexible 2008作為觸摸屏程序編程軟件。</p><p>　　之后，完成檢測系統(tǒng)設(shè)計，該系統(tǒng)也包括硬件和應(yīng)用程序兩個部分。

13、硬件結(jié)構(gòu)組成主要包括PLC及外圍電路、光柵位移傳感器、力傳感器和力變送器、步進電機和步進電機驅(qū)動器。用SIMATIC Wincc flexible 2008作為數(shù)據(jù)采集、處理、存儲。</p><p>　　最后，完成上述三個系統(tǒng)的融合，通過PLC發(fā)出脈沖信號PUL對步進電機進行轉(zhuǎn)角控制，發(fā)出方向信號DIR對步進電機進行方向控制，完成步進電機正、反轉(zhuǎn)與加、減速控制，通過壓力傳感器和光柵位移傳感器進行同步數(shù)據(jù)采集傳給P

14、LC、PLC與觸摸屏通信進行數(shù)據(jù)處理與存儲。這樣就完成了對皮革進行壓縮性能、頂伸性能、彎曲性能的檢測。</p><p>　　關(guān)鍵詞：Siemens PLC，觸摸屏，皮革性能指標，光柵尺，壓力傳感器，步進電機</p><p>　　LEATHER PERFORMANCE INDICATORS MEASURING INSTRUMENT CONTROL SYSTEM DESIGN<

15、/p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The leather industry of leather softness performance indexes such as testing, is still a large number of USES the subjective judgment of professional t

16、echnicians, even use instrument testing, these devices for manual operation, generally only single leather performance testing, and the equipment is expensive, and difficult to meet the requirements of field test and la

17、boratory tests. This topic research goal, the leather compression, bending, stretching performance testing integration, do one ma</p><p>　　First of all, according to the requirements of the leather performan

18、ce testing movement, using Solidworks2010 as design platform, complete the ontology of the measurement system design, the sensor clamping device design, design for control system and testing system to provide the carrier

19、.</p><p>　　Secondly, according to the requirements of the leather performance testing movement, using Siemens PLC200 cpu224xp as the controller, by V4.0 STEP 7 Micro - WIN SP6 as control programming software

20、. The design uses Siemens Smart 700 HMI IE, using SIMATIC Wincc flexible 2008 programming software as HMI.</p><p>　　After finish test system design, the system also includes two parts of hardware and applica

21、tion. Hardware structure consists of PLC and peripheral circuit, the grating displacement sensor, force sensor and the force transducer, stepper motor and stepper motor drives, by SIMATIC Wincc flexible 2008 as data acqu

22、isition, processing, storage.</p><p>　　Finally, to complete the above three systems integration, through the PLC signal pulse PUL Angle control for stepping motor signal direction DIR to control the directio

23、n of stepper motor, stepper motor is, inversion and plus, deceleration control, through the pressure sensor and grating displacement sensor synchronous data acquisition to PLC, PLC and touch screen communication data pro

24、cessing and storage. This completes the compression performance of leather, stretching, bending performance test</p><p>　　KEY WORDS ：Siemens PLC, touch screen, leather performance indicators, grating ruler,

25、pressure sensor, stepper motor</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><

26、p>　　1.1 課題的目的和意義1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外現(xiàn)階段發(fā)展水平1</p><p>　　1.3 皮革性能檢測方法2</p><p>　　1.4 本課題主要內(nèi)容2</p><p>　　2 皮革性能指標的測定3</p><p>　　2.1 皮革性能指標參數(shù)的描述3</p>

27、<p>　　2.1.1 柔軟度4</p><p>　　2.1.2 豐滿度4</p><p>　　2.1.3 彈性度4</p><p>　　2.2 皮革性能指標參數(shù)的力學(xué)測定4</p><p>　　2.2.1 皮革的壓縮性能參數(shù)測定方法4</p><p>　　2.2.2 皮革的頂伸性能參數(shù)測定方法

28、5</p><p>　　2.2.3 皮革的彎曲性能參數(shù)測定方法6</p><p>　　2.3 皮革材料力學(xué)性能特征與感官參數(shù)的關(guān)系6</p><p>　　2．3.1 壓縮性能7</p><p>　　2．3.2 頂伸性能7</p><p>　　2．3.3 彎曲性能7</p><p>　　

29、3 皮革性能指標檢測儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計8</p><p>　　3.1 皮革檢測儀設(shè)計方案的技術(shù)要求8</p><p>　　3.2 皮革檢測儀的工作原理8</p><p>　　3.3 皮革檢測儀的機械系統(tǒng)設(shè)計9</p><p>　　3.4 步進電機介紹與選擇10</p><p>　　3.4.1 步進電機的種類及參數(shù)

30、10</p><p>　　3.4.2 步進電機的選擇11</p><p>　　3.5 光柵位移傳感器介紹與選擇11</p><p>　　3.7壓力傳感器的介紹與選擇15</p><p>　　4 控制系統(tǒng)設(shè)計17</p><p>　　4.1 皮革檢測儀方案的確定17</p><p>　　

31、4.2 控制器的介紹與選擇18</p><p>　　4.2.1 PLC的種類和選擇18</p><p>　　4.2.2 PLC型號的選擇18</p><p>　　4.3 步進電機驅(qū)動器的介紹與選擇19</p><p>　　4.4 壓力變送器的介紹與選擇20</p><p>　　5 PLC編程軟件介紹和編程2

32、2</p><p>　　5.1 PLC參數(shù)設(shè)置22</p><p>　　5.2 程序的編譯24</p><p>　　5.2.1 工作過程24</p><p>　　5.2.2 高速脈沖向?qū)?5</p><p>　　5.2．3 高速計數(shù)器向?qū)?0</p><p>　　5.2.4 程

33、序塊解釋33</p><p>　　6 觸摸屏和觸摸屏編程軟件的選擇36</p><p>　　6.1觸摸屏的分類36</p><p>　　6.2 Wincc Flexible 2008組態(tài)軟件37</p><p>　　6.3 利用組態(tài)軟件編程步驟37</p><p><b>　　致 謝46</

34、b></p><p>　　參 考 文 獻47</p><p><b>　　附 錄 Ⅰ48</b></p><p><b>　　PLC符號表48</b></p><p><b>　　附 錄 Ⅱ51</b></p><p><b>　

35、　主程序51</b></p><p>　　SBR_0子程序60</p><p>　　HSC_INIT指令向?qū)?1</p><p>　　COUNT_EQ向?qū)?2</p><p><b>　　復(fù)位子程序63</b></p><p><b>　　開始子程序65</

36、b></p><p><b>　　壓縮子程序68</b></p><p><b>　　頂伸子程序72</b></p><p><b>　　彎曲子程序76</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p&g

37、t;　　1.1 課題的目的和意義</p><p>　　皮革柔軟、豐滿、彈性等皮革性能指標是皮革質(zhì)量好壞的重要描述概念，并且決定了皮革的品級。我國目前雖然每年皮革年產(chǎn)很大，但并不是該行業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)強國網(wǎng)，原因在于品質(zhì)難于把握，從而使得價格方面與發(fā)達國家相比仍處于弱勢。</p><p>　　目前皮革行業(yè)對皮革柔度等性能指標測試，仍然大量采用專業(yè)技師的主觀感覺判斷，即便使用儀器檢測，這些設(shè)備為手

38、工操作，一般只能進行皮革單項皮革性能檢測，而且設(shè)備價格昂貴，且難以滿足現(xiàn)場檢測和實驗室檢測的要求。本課題研究目標，將皮革壓縮、彎曲、頂伸性能檢測相集成，做到一機多能，操作簡便，實現(xiàn)皮革參數(shù)的無損傷測量，為利用測得的物理數(shù)據(jù)，對皮革柔軟性、延展性、手感豐滿性、彈性等指標，進行描述創(chuàng)造檢測手段。皮革性能指標檢測的自動化、集成化是皮革行業(yè)發(fā)展的迫切要求。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外現(xiàn)階段發(fā)展水平</p&g

39、t;<p>　　成都科技大學(xué)的蘇真?zhèn)ソ淌谘兄频钠じ锶彳浂葴y定儀、四川大學(xué)的李志強教授提出了皮革柔軟度的測定方法及陜西科技大學(xué)的張曉鐳教授研制的皮革柔軟度和豐滿度測量分級裝置等，都為我國皮革檢測方面的研究打下了堅實的基礎(chǔ)。</p><p>　　國外有關(guān)皮革感官特性參數(shù)測試儀器的研究工作相對比我國比較早。在1988年印度的 B.Lokanadam 等建立壓縮指數(shù)的數(shù)學(xué)模型，研究了壓縮指數(shù)和皮革柔軟度的K

40、ellert 等人借鑒造紙工業(yè)中紙張僵硬度測定儀測定皮革的柔軟度；1993年，英國皮革技術(shù)中心(BI-C)的Alexander根據(jù)頂伸的力學(xué)特點，研制出商業(yè)化的柔軟度測試儀(BI。CSn300)，該儀器的測試值為一個固定壓力下皮革的頂伸高度，測試過程中不損傷皮革，操作簡單，目前此類產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)了國產(chǎn)化過程。近年來德國，El本等國對皮革感官作了很多的研究工作。其中，德國根據(jù)在頂壓作用下?lián)锨冃蝸硌芯科じ锔泄偬匦詤?shù)。</p>

41、<p>　　但是目前皮革行業(yè)使用的皮革力學(xué)性能測試儀器多從國外進口，國外生產(chǎn)廠家對我們進行技術(shù)保密。同時這些設(shè)備多為手工操作，一般只能進行皮革壓縮性能檢測、彎曲性能檢測及頂伸性能檢測中單項指標的檢測，而且設(shè)備昂貴。由于發(fā)達國家對皮革檢測儀器研究持續(xù)時間長，故在該領(lǐng)域已經(jīng)走在了時代的前沿。而我國對皮革檢測儀器研究投入的人力和物力均不足，使得國產(chǎn)皮革檢測儀器長期處于低水平徘徊。國產(chǎn)皮革性能指標檢測的自動化、集成化是皮革行業(yè)發(fā)展的

42、迫切要求。</p><p>　　目前，對于皮革柔軟性能、豐滿性能、彈性性能等指標的測量主要運用傳統(tǒng)的人工</p><p><b>　　檢測方法。</b></p><p>　　1.3 皮革性能檢測方法</p><p>　　皮革的感官特性是人們在長期實踐中對皮革的觸覺和視覺綜合性能的概括，是人手觸摸皮革和人眼觀看皮革的感覺綜

43、合反映，它包括柔軟度，彈性度，豐滿度等一系列的感受，因此它是一種感官特征。評價皮革的感官特性一直是沿用皮革檢測人員的感觀檢驗方法，眼看手摸。從而評定結(jié)果受到個人的專業(yè)技能、文化素養(yǎng)、脾性喜好，甚至民族風(fēng)俗等多種主觀因素以及環(huán)境條件等客觀因素的影響。其評定結(jié)果用語言，文字或者圖表表達，既沒有統(tǒng)一的標準又缺乏規(guī)范的詞匯，難以進行相互交流。即便使用儀器檢測，這些設(shè)備為手工操作，一般只能進行皮革單項皮革性能檢測，而且設(shè)備價格昂貴，且難以滿足現(xiàn)場

44、檢測和實驗室檢測的要求。</p><p>　　為此，可以將PLC技術(shù)引入皮革壓縮性等指標的測試。利用該技術(shù)，可以將皮革壓縮性能檢測、皮革彎曲性能檢測以及皮革頂伸性能檢測相集成，做到一機多能，操作</p><p>　　簡便，數(shù)據(jù)可以以圖片的方式顯示，也可以存儲、打印。這樣儀器若研制成功，不但可</p><p>　　以替代進口產(chǎn)品，并且可以繼承多種單項儀器的功能。<

45、;/p><p>　　與單片機，采用PLC有以下幾大優(yōu)勢：</p><p>　?。╝）PLC編程簡單，邏輯性強，上手容易；單片機編程復(fù)雜，較難上手；</p><p>　　（b）PLC抗干擾能力較強，可以直接運用到工業(yè)場合；單片機必須增加很多外部電路，同時在軟件中采取措施，才能達到實際運用中抗干擾的目地，所有這些還需要豐富的經(jīng)驗才能完成，否則整個項目可能功虧一簣；</

46、p><p>　?。╟）近幾年，PLC的功能已經(jīng)在原來僅用于邏輯控制的基礎(chǔ)上有飛躍的擴展，在各個領(lǐng)域大量取代單板機，逐步成為一般工控系統(tǒng)的主流；</p><p>　?。╠）PLC為模塊化系統(tǒng)，比單片機 更容易維修、升級程序或更換硬件；</p><p>　　1.4 本課題主要內(nèi)容</p><p>　　本課題設(shè)計了具有1個自由度的精密機械機構(gòu)平臺，利用

47、V4.0 STEP 7 Micro-WIN SP6和SIMATIC Wincc flexible 2008作為軟件開發(fā)平臺，以Siemens PLC200 cpu224xp和Siemens Smart 700IE為主控元件、步進電機以及步進電機驅(qū)動器作為運動控制部分、光柵尺和壓力傳感器以及外圍設(shè)備組成的系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集部分，通過PLC發(fā)出高速脈沖給步進電機驅(qū)動器，步進電機驅(qū)動器控制步進電機運動，步進電機控制滑臺絲杠旋

48、轉(zhuǎn)，絲杠螺母上連接有測力傳感器，力傳感器和光柵傳感器同步運行，力傳感器上可以連接壓縮側(cè)頭、頂伸側(cè)頭、彎曲側(cè)頭、這樣就可以完成整個控制系統(tǒng)。</p><p>　　2 皮革性能指標的測定</p><p>　　2.1 皮革性能指標參數(shù)的描述</p><p>　　日常生活中所謂的皮革都是已經(jīng)經(jīng)過脫毛、去肉及鞣制等加工后的成品或半成品原材料。也已經(jīng)在某些程度上失去了原先動物皮

49、的特征，比如已經(jīng)具有很強的防腐性質(zhì)。皮革內(nèi)部是以三維結(jié)構(gòu)存在的蛋白纖維束交織而成的，表面是一定結(jié)構(gòu)的粒面層，具有原始紋理結(jié)構(gòu)和光澤，手感細膩。不同種類的皮革具有不同的特性，即使同種類型的皮革特性也會因為出產(chǎn)皮革的不同個體性狀的不同有很大不同，所以皮革制品質(zhì)量的好壞大部分取決于原材料的性質(zhì)好壞。為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，人們有必要對皮革的質(zhì)量進行評定，皮革質(zhì)量的好壞可以通過人的感官判定、顯微結(jié)構(gòu)分析和物理化學(xué)性質(zhì)分析等手段綜合進行判定。&l

50、t;/p><p>　　人的感官判定又可以稱為感官檢查，可以通過人的手觸摸、眼睛看等方法，同時憑借經(jīng)驗對皮革的質(zhì)量進行評定，這個方法是基于人的感覺器官與人對皮革性質(zhì)的經(jīng)驗的。目前人們研究皮革性能的好壞主要還是通過感官判定的方法，而且感官判定方法具有比較直觀、無破壞、操作簡單的特點，如皮革的豐滿度、柔軟度、粒面特性、色澤等特性判定都是通過感官判定方法進行的。但是這種判定方法不具有較高的客觀性，判斷結(jié)果也受人的經(jīng)驗及人的實

51、時心情及所處環(huán)境等眾多因素所影響。目前國內(nèi)的研究人員、技術(shù)人員對皮革的性能判定方法可分為以下幾類，按照對人們不同的感覺刺激途徑可以將皮革性能測定分為如下幾種：</p><p>　　（a）觸感判定：指人對皮革產(chǎn)品進行撫摸、抓捏、揉搓等手法接觸材料時對人皮膚產(chǎn)生的刺激，刺激經(jīng)過一系列神經(jīng)系統(tǒng)的翻譯而成的人的感受，例如產(chǎn)品柔軟性如何、是否光滑及是否厚實等一系列感受。</p><p>　?。╞）視

52、覺判定：視覺判定是人們在材料受光情況下對材料表面特性的判斷，包括材料的色澤、表面紋理等判定，一盤用色澤光鮮、紋理清晰等詞形容。</p><p>　　（c）試穿判定：試穿判定是皮革性能研究人員通過人對皮革式樣體驗后反應(yīng)的個人感覺，例如產(chǎn)品保暖效果如何、是否對皮膚產(chǎn)生有刺激性的不適感等。</p><p>　　顯微結(jié)構(gòu)分析是研究材料性能的主要研究方法，是材料科學(xué)研究的一個不可或缺的重要環(huán)節(jié)與手段

53、通過在顯微技術(shù)下對材料的結(jié)構(gòu)進行分析，研究材料的性能與材料內(nèi)部組成元素的組合結(jié)構(gòu)的關(guān)系。</p><p>　　物理化學(xué)性質(zhì)分析方法是近代科學(xué)研究的一個主要研究手段，通過實驗，研究材料的物理性能及化學(xué)結(jié)構(gòu)與材料性能之間的關(guān)系。</p><p><b>　　2.1.1 柔軟度</b></p><p>　　皮革的柔軟度是指當皮革受力發(fā)生變形時，檢測到

54、的皮革厚度、擠壓程度、平滑感覺和革彎曲延伸性能的綜合。柔軟度通常體現(xiàn)膠原纖維活動空間的大小和膠原纖維相對滑動的難易程度，皮革的柔軟度是難以用參數(shù)進行表述的，但是可以用相應(yīng)的力學(xué)狀態(tài)及力學(xué)參數(shù)來表述的。</p><p><b>　　2.1.2 豐滿度</b></p><p>　　豐滿度是指當皮革受外力作用發(fā)生變形時，通過觸覺所感受到的擠壓、平滑的感覺。豐滿度體現(xiàn)了膠原纖

55、維交聯(lián)時，形成的一種立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的性能，皮革的豐滿度可以通過力學(xué)方法進行測量，測量方法本身與手感檢驗方法在力的傳感形式上有相似性和替代性。</p><p><b>　　2.1.3 彈性度</b></p><p>　　彈性度是皮革在制造過程中以及穿著過程，受到外力作用發(fā)生變形，皮革變形之后恢復(fù)原狀的能力。彈性度反映了皮革膠原纖維的柔韌程度，人體對所接觸的外界物體的柔韌程

56、度是很敏感的，因此皮革的彈性度是衡量皮革品質(zhì)優(yōu)劣的重要特性。</p><p>　　2.2 皮革性能指標參數(shù)的力學(xué)測定</p><p>　　以彎曲力作用皮革，皮革所表現(xiàn)的彎曲性能，以頂伸力作用皮革，皮革所表現(xiàn)的頂伸性能及以壓縮力作用皮革，皮革所表現(xiàn)的壓縮性能。為了排除其他微氣候環(huán)境因素對檢測結(jié)果的影響，也為了給檢測工作提供一個更好的參照坐標，我們將檢測工作置于一個常溫、常壓等環(huán)境中，并將在此

57、環(huán)境中的力學(xué)表示作為檢測皮革性能指標的依據(jù)。這些力學(xué)性能都是采用標準皮革式樣在經(jīng)過空氣調(diào)節(jié)[空氣調(diào)節(jié)溫度為(25±1)℃、相對濕度為(65±1)％]24小時后進行的。皮革的水分的含量與周圍環(huán)境的濕度與溫度有關(guān)，不同的皮革水分含量在很大程度上不同，即使是同一張皮革，在不同環(huán)境中的水分含量也有明顯不同。將待測皮革一同在相同的濕度與溫度條件下放置24小時后，目的在于使得其水分趨于一致，可使得在同一條件下獲得的測試數(shù)據(jù)具有比

58、較好的比較價值，從而能較客觀的判定皮革的質(zhì)量。</p><p>　　2.2.1 皮革的壓縮性能參數(shù)測定方法</p><p>　　描繪皮革壓縮時力與位移的實時曲線，其壓縮性能測試夾拭附件的圓形壓腳直徑為70 mm，壓腳表面在任何位置時，應(yīng)與試樣放置臺的表面相平行，其誤差應(yīng)在0．05mm以內(nèi)，儀器精確度為0.01 mm。測定前更換皮革夾拭附件，調(diào)試測試儀器到最佳狀態(tài)，在滿足溫度和濕度的條件下，

59、將皮革試樣粒面向上放在皮革試樣壓縮臺上，圓形壓腳緩慢落在試樣上，測試儀器將每隔0．1 S的時間自動記錄壓縮位移和壓縮力，保持壓縮力暫停5 s后卸載，測試儀器將再次每隔0．1 s的時間自動測試并記錄壓縮位移和壓縮力。</p><p>　　如圖2-1所示，壓縮平臺3A是一個內(nèi)部空心的腔體，測定前將壓縮平臺與底板5用螺釘固定，將壓縮皮革式樣4A放在壓縮平臺內(nèi)。1為壓力傳感器，壓縮側(cè)頭2A緩慢向下運動，檢測儀會隔一定時間

60、記錄壓縮位移大小和壓縮力的大小。當達到預(yù)定的壓縮量或壓縮力時檢測儀會保持5s在卸載，此后檢測儀再以一定時間間隔記錄壓縮回復(fù)位移與卸載壓縮力的大小。</p><p>　　圖2-1 壓縮性能測試示意</p><p>　　2.2.2 皮革的頂伸性能參數(shù)測定方法</p><p>　　描繪皮革頂伸時力與位移的實時曲線，其頂伸性能測試夾拭附件由頂伸桿、頂伸球和圓形皮革試樣上壓環(huán)

61、及下壓環(huán)組成，頂伸桿與圓形皮革試樣上壓環(huán)及下壓環(huán)同心且其誤差應(yīng)在0．05mm以內(nèi)，儀器精確度為0.01 mm。測定前更換皮革夾拭附件，調(diào)試測試儀器到最佳狀態(tài)，在滿足溫度和濕度的條件下，將皮革試樣緊固在皮革試樣上壓環(huán)和下壓環(huán)上，頂伸桿緩慢向下移動，測試儀器將每隔0．1 S的時間自動記錄頂伸位移和頂伸力，保持頂伸力暫停5 s后卸載，測試儀器將再次每隔0．1 s的時間自動測試并記錄頂伸位移和頂伸力。</p><p>　

62、　如圖2-2所示，頂伸平臺3B是一塊頂板，測定前將皮革式樣4B放在頂板和底板5之間并用螺釘固定。頂伸側(cè)頭2B緩慢向下運動，檢測儀會隔一定時間記錄頂伸位移大小和頂伸力的大小。當達到預(yù)定的頂伸量或頂伸力時檢測儀會保持5s在卸載，此后檢測儀再以一定時間間隔記錄頂伸回復(fù)位移與卸載頂伸力的大小。</p><p>　　圖2-2 頂伸性能測試示意</p><p>　　2.2.3 皮革的彎曲性能參數(shù)測定方

63、法</p><p>　　描繪皮革彎曲時力與位移的實時曲線，其彎曲性能測試夾拭附件為長方形壓板和長方形彎曲壓槽，在任何位置時其誤差應(yīng)在0．05 mm以內(nèi)，儀器精確度為0．01 mm。測定前更換皮革夾拭附件，調(diào)試測試儀器到最佳狀態(tài)，在滿足溫度和濕度的條件下，將皮革試樣彎曲成圓筒狀放在長方形壓槽內(nèi)，壓板緩慢向下移動，測試儀器將每隔0．1 s的時間自動記錄彎曲位移和彎曲力，保持壓縮力暫停5 s后卸載，測試儀器將再次每隔0

64、．1s的時間自動測試并記錄彎曲位移和彎曲力。</p><p>　　如圖2-3所示，彎曲平臺3C如圖所示，測定前將彎曲平臺與底板5用螺釘固定，將皮革式樣4C圈成直徑和彎曲平臺間隙一致的圓筒狀，彎曲側(cè)頭2C緩慢向下運動，檢測儀會隔一定時間記錄彎曲位移大小和彎曲力的大小。當達到預(yù)定的彎曲量或彎曲力時檢測儀會保持5s在卸載，此后檢測儀再以一定時間間隔記錄彎曲回復(fù)位移與卸載彎曲力的大小。</p><p&

65、gt;　　圖2-3 彎曲性能測試示意</p><p>　　2.3 皮革材料力學(xué)性能特征與感官參數(shù)的關(guān)系</p><p>　　根據(jù)以上的皮革材料力學(xué)性能參數(shù)的測定和皮革感官特性參數(shù)的定義，建立皮革力學(xué)性能參數(shù)與皮革感官特性參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。</p><p>　　2．3.1 壓縮性能</p><p>　　壓縮性能與皮革感官特性參數(shù)，即皮革柔軟度

66、，豐滿度，彈性度的數(shù)學(xué)模型關(guān)系，利用上述壓縮力學(xué)性能參數(shù)測定方法測定的數(shù)據(jù)，即測試儀器在壓縮性能測定條件下，每隔0．1 s的時間記錄的壓縮位移s和壓縮力F數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)擬合繪制力與位移的曲線，例如采用線性擬合得到：壓縮性能加載曲線為 s =f(x)=k x + b ，壓縮性能卸載曲線為s′=f(x)=k′ x + b′。</p><p>　　斜率k越大表明皮革越容易壓縮，皮革的柔軟度越大，斜率k′越大表明皮革越

67、容易恢復(fù)原型，皮革的豐滿度越大，加載曲線與卸載曲線包圍的面積越大表明皮革的恢復(fù)空間越大，皮革的彈性度越大。</p><p>　　2．3.2 頂伸性能</p><p>　　頂伸性能與皮革感官特性參數(shù)，即皮革柔軟度，豐滿度，彈性度的數(shù)學(xué)模型關(guān)系，利用上述頂伸力學(xué)性能參數(shù)測定方法測定的數(shù)據(jù)，即測試儀器在頂伸性能測定條件下，每隔0．1 s的時間記錄的頂伸位移s和頂伸力F數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)擬合繪制力與位

68、移的曲線，例如采用指數(shù)擬合得到：頂伸性能加載曲線為 s =f(z)=a．exp(x)+b，頂伸性能卸載曲線為s′ =f(z)=a′．exp(x)+b′。</p><p>　　系數(shù)a越大表明皮革的縱向和橫向的綜合拉伸變形越大，即皮革的柔軟度越大，斜率a′越大表明皮革越容易恢復(fù)原型，皮革的豐滿度越大，加載曲線與卸載曲線包圍的面積越大表明皮革的恢復(fù)空間越大，皮革的彈性度越大。</p><p>　

69、　2．3.3 彎曲性能</p><p>　　彎曲性能與皮革感官特性參數(shù)，即皮革柔軟度，豐滿度，彈性度的數(shù)學(xué)模型關(guān)系，利用上述彎曲力學(xué)性能參數(shù)測定方法測定的數(shù)據(jù)，即測試儀器在彎曲性能測定條件下，每隔0．1 s的時間記錄的壓縮位移s和壓縮力F數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)擬合繪制力與位移的曲線，例如采用指數(shù)擬合得到：彎曲性能加載曲線為 s=f(z)=a．exp(x)+b，彎曲性能卸載曲線為s′=f(z)=a′．exp(x)+b′ 。

70、</p><p>　　系數(shù)a越大表明皮革的縱向和橫向的綜合拉伸變形越大，即皮革的柔軟度越大，斜率a′越大表明皮革越容易恢復(fù)原型，皮革的豐滿度越大，加載曲線與卸載曲線包圍的面積越大表明皮革的恢復(fù)空間越大，皮革的彈性度越大。</p><p>　　綜合以上四種力學(xué)性能的三個參數(shù)，得出皮革感官特性的綜合性能評價。</p><p>　　3 皮革性能指標檢測儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計<

71、/p><p>　　3.1 皮革檢測儀設(shè)計方案的技術(shù)要求</p><p>　　本皮革性能指標檢測儀的總體設(shè)計方案按照如下關(guān)鍵技術(shù)要求完成：</p><p>　　1)被測皮革樣品在外力作用下產(chǎn)生變形，變形的位移量在描述皮革力學(xué)性能中起</p><p>　　到至關(guān)重要的作用，本課題要完成對皮革樣品的彎曲位移量、頂伸位移量、壓縮位移量</p>

72、<p>　　進行檢測，精度要求是：彎曲位移量精度為0.01mm、頂伸位移量精度為0.01mm、壓縮</p><p>　　位移量精度為0.01mm，因為壓縮位移量是三個參數(shù)中最小的，所以要充分保證其精度，</p><p>　　定為0.01mm。為此，本課題使用高精度光柵尺作為位移的測量儀器。光柵尺輸出為數(shù)</p><p>　　字脈沖方波信號，便于數(shù)據(jù)處理

73、，具有精度高、抗干擾能力強等優(yōu)點。</p><p>　　2)被測皮革受力變形時的載荷值是反映皮革力學(xué)性能的另一關(guān)鍵參數(shù)，本課題要</p><p>　　求所測的力精度能達到C3級別，同時對樣品革進行彎曲力測試、頂伸力測試、壓縮力</p><p>　　測試的負荷范圍不同。本課題選用S形拉壓式稱重傳感器，具有精度高，穩(wěn)定性好的特點。通過壓力變送器處理傳感器初始信號，經(jīng)過模

74、擬轉(zhuǎn)數(shù)字(A/D)，后與控制器連接。 </p><p>　　3)被測皮革在受力下產(chǎn)生的變形應(yīng)該滿足一定的速度要求，因為此測量的精度要求，皮革的變形應(yīng)該在低速的情況下進行，而且速度必須是可控的。范圍應(yīng)該在1．O-50mm／s之間。本課題選用精度較高的步進電機，為了更加精確的控制步進電機運動，配合帶細分功能的步進電機驅(qū)動器。通過控制步進電機的轉(zhuǎn)速控制被測皮革變形的速率。</p><p>　

75、　4)三種皮革力學(xué)性能的測試要求不同，所有裝夾皮革的工裝夾具要求有很大不同。彎曲性能測試需要一塊長方形的皮革，將皮革卷成皮革卷并固定，讓專用測頭下壓皮革卷產(chǎn)生變形。頂伸性能測試需要使用一塊完整皮革，用換裝固定壓圈將其固定，使其在受力時四周受力均衡，當專用測頭向下走動，頂伸皮革產(chǎn)生變形。壓縮性能測試粗要一塊表面完整的皮革，放在表面光滑平整的壓縮臺上，專用測頭下壓皮革產(chǎn)生變形。皮革性能測試的工裝夾具要滿足這些不同要求，因此工裝夾具的設(shè)計對檢

76、測精度影響很大。本課題設(shè)計三套專用的工裝夾具與側(cè)頭來達到這樣的測試要求。</p><p>　　3.2 皮革檢測儀的工作原理</p><p>　　皮革性能指標檢測儀依靠控制單元控制步進電機產(chǎn)生各種用戶需要的運動，通過行星齒輪減速器對步進電機進行變速，獲得足夠大的扭矩，控制側(cè)頭一系列運動。壓力傳感器與側(cè)頭相連安裝，光柵尺的讀數(shù)頭與壓力傳感器的運動是同步的，即測得的數(shù)據(jù)是一一對應(yīng)的。兩種傳感器分

77、別采集位移信號與力載荷信號，控制單元負責將信號進行處理，最后顯示處理后的信息。信息的處理包括數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)計算。數(shù)據(jù)的處理是基于彎曲特性、頂伸特性、壓縮特性這三個皮革力學(xué)性能，顯示的數(shù)據(jù)反映皮革的柔軟度、彈性度、豐滿度三個性能指標。</p><p>　　3.3 皮革檢測儀的機械系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　測試儀三維機械圖如圖3-1所示，圖3-1中主要部件名稱：1為光柵位移傳感器，2

78、為精密滾珠絲杠，3為s型力傳感器，4為壓縮側(cè)頭，5為壓縮工作臺，6為底板，7為三角架底板，8為三角架前板，9為三角架側(cè)板，10平移塊，11為三角架后板，12為聯(lián)軸器，13為帶行星齒輪減速器的步進電機。</p><p>　　圖3-1 測試儀三維機械圖</p><p>　　機械傳動系統(tǒng)是本皮革性能指標檢測儀機械系統(tǒng)的核心部分，設(shè)計的好壞直接影響</p><p>　　到測

79、量結(jié)果的可信度，甚至影響到本方案的可行性。機械傳動系統(tǒng)主要包括提供動力的</p><p>　　步進電機、減速器、絲杠、平移塊、聯(lián)軸器、上限位開關(guān)、下限位開關(guān)、位移傳感器等元器件。為了能夠?qū)崿F(xiàn)在檢測中對位移及施力可控制，采用可以控制步距角的步進電機作為動力來源，采用配套的行星齒輪減速器，對步進電機進行減速，以獲取更大的轉(zhuǎn)矩，保證能為測試提供足夠的動力，而且對步進電機起到了保護作用。</p><p

80、>　　主要工作過程：精密絲杠起到傳遞運動的作用，并且提高了測試的精度。聯(lián)軸器連接減速器與精密絲杠，既保證了轉(zhuǎn)動的傳輸，而且也起到緩沖的作用，減少沖擊力對減速器及絲杠的損害。平移塊依靠精密絲杠的推動做上下往復(fù)運動，平移塊的作用主要是安裝測頭系統(tǒng)及傳感器，可以實現(xiàn)兩組皮革力學(xué)性能指標的同步測定。上限位開關(guān)，起到上限位的功能和復(fù)位作用，當檢測儀平移塊運動到上端的時候，觸碰上限位開關(guān)，觸發(fā)步進電機反轉(zhuǎn)或者停止程序，保護檢測儀受到損傷。下限

81、位開關(guān)，同理可得其起到下限位的功能，當檢測儀平移塊運動到下端的時候，觸碰下限位開關(guān)，觸發(fā)步進電機反轉(zhuǎn)或者停止程序，保護檢測儀受到損傷。上、下限位開關(guān)為機械式限位開關(guān)，當測試儀上電啟動時，控制器控制步進電機轉(zhuǎn)動，驅(qū)動平移塊向上運動，平移塊向上運動，步進電機驅(qū)動器發(fā)信號給控制器，控制器控制電機反轉(zhuǎn)，儀器進入工作狀態(tài)。</p><p>　　皮革壓縮側(cè)頭設(shè)計與壓縮夾持部分、頂伸側(cè)頭設(shè)計與頂伸夾持部分、彎曲側(cè)頭設(shè)計與彎曲夾

82、持部分設(shè)計在第2章的中已介紹過，在這不詳細說明。具體機械系統(tǒng)裝配圖見圖紙。</p><p>　　3.4 步進電機介紹與選擇</p><p>　　步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件，在未超載的情況下，電動機的轉(zhuǎn)速和停止的位置取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，給電動機加上一個脈沖信號，電動機則轉(zhuǎn)過一個步距角。在大功率驅(qū)動設(shè)備市場上，大扭矩步進電機沒有市場，無論是在經(jīng)濟性、噪聲

83、、加速度、系統(tǒng)慣量、最大扭矩等方面，都不如采用伺服電動機或是直流電動機加編碼器好。步進電動機主要是應(yīng)用在小功率場合。</p><p>　　步進電動機種類繁多，按運動方式分為:旋轉(zhuǎn)、直線和平面步進電動機三大類；按電動機輸出轉(zhuǎn)矩分為：快速和功率步進電動機；按轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的工作方式分為：反應(yīng)式、永磁式和混合式三類；按勵磁組數(shù)又可分為：兩相、三相、四相、五相和八相等；按電流極性分為:單極性和雙極性。</p>&

84、lt;p>　　混合式步進電動機結(jié)合了反應(yīng)式和永磁式步進電動機的優(yōu)點，采用永磁式磁鐵提高電動機的轉(zhuǎn)矩，采用細密的極齒來減小步距角。混合式步進電動機輸出轉(zhuǎn)矩大，動態(tài)性能良好，是應(yīng)用得最為廣泛的步進電動機。最受歡迎的是兩相混合式步進電動機，其市場份額約97%，原因是它的性價比高，配上細分驅(qū)動器后效果良好。</p><p>　　3.4.1 步進電機的種類及參數(shù)</p><p>　　目前市場上

85、銷量最大的步進電機基本上都是兩相混合式，步進電機根據(jù)安裝尺寸的大小分為：20BYG、28BYG、35BYG、39BYG、42BYG、57BYG、60BYG、86BYG、110BYG、130BYG。步進電機除了法蘭盤與機身長度有較大差異外，同一款法蘭盤的電機也有若干細分，電機的轉(zhuǎn)矩隨其機身的有效體積（機身長度×面積）的增加而增大。</p><p>　　a)靜力矩（保持力矩）：傳統(tǒng)電機選型時第一考慮的是電機

86、的功率，而步進電機參數(shù)表中卻沒有這個參數(shù)，步進電動機的物理結(jié)構(gòu)，完全不同于交流、直流電機，電機的輸出功率是可變的，其相對應(yīng)的是步進電機的保持轉(zhuǎn)矩。電機轉(zhuǎn)矩的計算包含兩部分，一是克服驅(qū)動機構(gòu)的摩擦轉(zhuǎn)矩TL，一是克服負載和電機轉(zhuǎn)子慣量的啟動轉(zhuǎn)矩TS，電機扭矩T的計算公式為3-1。S為安全系數(shù)，一般計算S=2。</p><p>　　T=（TL+TS）×S (3-1)<

87、;/p><p>　　電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩TL為下式3-2,式中TL′為生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩，η c為電動機拖動生產(chǎn)機械運動時的傳動效率，j為傳動機構(gòu)的速比。</p><p>　　TL=TL′/(η c × j) （3-2）</p><p>　　根據(jù)計算所得的轉(zhuǎn)矩大小(即所要帶動物體的扭力大小)，對照電機參數(shù)表來選擇哪種型

88、號的電機，一般而言，負載扭矩在1N·m以下選用42BYG以下的電機；負載扭矩介于1N·m與2N·m之間可選用57BYG或者60BYG；負載在2N·m以上的可考慮75BYG、86BYG，110BYG的扭力可達27N·m。</p><p>　　b)轉(zhuǎn)動慣量：步進電機的轉(zhuǎn)動慣量是大家容易忽視的一個參數(shù)，電機的轉(zhuǎn)動慣量的大小跟其法蘭盤和機身長度成正比，電機轉(zhuǎn)子越大其轉(zhuǎn)動慣

89、量也越大。電機轉(zhuǎn)動慣量越小，其啟動速度越快，高速性能也越好；在負責轉(zhuǎn)動慣量較大的應(yīng)用場合，大轉(zhuǎn)動慣量的電機在啟動和停止的時候均具有較好的平穩(wěn)性，轉(zhuǎn)動慣量太小的電機在停止的時候甚至出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象（無法正常定位）。 </p><p>　　c)相電感與矩頻特性：步進電機的轉(zhuǎn)矩并不同于伺服電機的恒轉(zhuǎn)矩，電機的輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，步進電機在低速(每分鐘幾百轉(zhuǎn)或更低轉(zhuǎn)速)，其輸出轉(zhuǎn)矩較大，在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩(1

90、000轉(zhuǎn)/分--9000轉(zhuǎn))就很小了。當然，有些工況環(huán)境需要高速電機，就要對步進電動機的線圈電阻、電感等指標進行衡量。選擇電感稍小一些的電機，作為高速電機，能夠獲得較大輸出轉(zhuǎn)矩。反之，要求低速大力矩的情況下，就要選擇電感在十幾或幾十mH,電阻也要大一些為好。 </p><p>　　3.4.2 步進電機的選擇</p><p>　　在這里選擇無錫惠斯通電機科技有限公司的57BYGH7

91、48ZQ帶行星齒輪減速器的步進電機。具體參數(shù)為步距角1.8、機身長L2為76mm、相電壓為3V、相電流為3安培、相電阻為1歐姆、相電感為4.5mH、靜力矩為16kg·cm、引線數(shù)為4個、轉(zhuǎn)動慣量為0.3kg·cm·cm、減速比為1:18、減速機長L1為55mm、傳動效率η為81%。</p><p>　　3.5 光柵位移傳感器介紹與選擇</p><p>　　光柵

92、位移傳感器（又稱光柵尺）一般是利用刻在某種載體（如玻璃、晶態(tài)陶瓷或鋼帶等）上的隔柵，作為測量的基準。其工作原理是利用感知光度變化的光電池掃描的方法進行測量。一般光柵尺載體和指示光柵上每毫米刻有25線或50線。光線投射到已調(diào)整好的光柵上時，便會產(chǎn)生摩爾條紋圖像，當光柵尺移時，圖像的光強度將發(fā)生周期性的變化，這種變化被光電池接受后，經(jīng)電子信號處理，便可達到檢測位移量的目的。一般光柵尺利用兩路光電池輸出兩路正弦波或方波信號，檢測兩路信號的相位

93、差，可知光柵尺的運動方向。光柵尺所檢測的是相對位移，或稱為增量式位移檢測。但在實際應(yīng)用中，都需要一個絕對的基準點，一般是在光柵尺上每隔50或100mm 刻有一個絕對參考標記，以便達到基準點準確的目的。光柵尺位移傳感器按照制造方法和光學(xué)原理的不同，分為透射光柵和反射光柵。 </p><p>　　光柵尺位移傳感器是有標尺光柵（主光柵）和指示光柵兩部分組成。標尺光柵一般固定在機床活動部件上，光柵讀數(shù)頭裝在機床

94、固定部件上，指示光柵裝在光柵讀數(shù)頭中。光柵檢測裝置關(guān)鍵部分是光柵讀數(shù)頭，它由光源、會聚透鏡、指示光柵、光電元件及調(diào)整機構(gòu)等組成。光柵讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)形式很多，根據(jù)讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)特點和使用場合分為直接接收式讀數(shù)頭(或稱硅光電池讀數(shù)頭、鏡像式讀數(shù)頭、分光鏡式讀數(shù)頭、金屬光柵反射式讀數(shù)頭）原理圖如圖3-2所示</p><p>　　圖3-2 光柵傳感器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　莫爾條紋的形成：以透射光柵為

95、例，當指示光柵上的線紋和標尺光柵上的線紋之間形成一個小角度θ，并且兩個光柵尺刻面相對平行放置時，在光源的照射下，位于幾乎垂直的柵紋上，形成明暗相間的條紋。這種條紋稱為“莫爾條紋” 如圖3-3所示。嚴格地說，莫爾條紋排列的方向是與兩片光柵線紋夾角的平分線相垂直。莫爾條紋中兩條亮紋或兩條暗紋之間的距離稱為莫爾條紋的寬度，以W表示。</p><p>　　圖3-3 莫爾條紋形成的原理</p><p&

96、gt;　　在這里選擇由深圳市精測儀器有限公司生產(chǎn)的PLC 24VJC824 光柵位移傳感器，具體參數(shù)如表3-1所示:</p><p>　　表3-1 光柵位移傳感器技術(shù)規(guī)格</p><p>　　光柵位移傳感器的脈沖信號周期如下圖3-4所示，TTL信號波形圖如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-4 脈沖信號周期</p><p>　　信號周期

97、 </p><p>　　A相 24</p><p><b>　　V</b></p><p>　　B相90゜相位差 </p><p>

98、<b>　　Z相</b></p><p>　　圖3-5 TTL信號波形</p><p>　　光柵尺A、B兩路信號輸出具有90度相位差，從而判斷光柵尺的位移方向。選擇1um的分辨率，則位移量=脈沖數(shù)×脈沖當量 即位移量=脈沖數(shù)×4um。光柵位移傳感器的接口圖如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 電氣接口圖</

99、p><p>　　這里選擇不帶參考點、適用于RS-232接口、TTL方波信號輸出的接口電路。</p><p>　　3.7壓力傳感器的介紹與選擇</p><p>　　壓力傳感器是測試技術(shù)、儀器儀表控制等方面普遍使用的傳感器，它的廣泛應(yīng)用于</p><p>　　各種工業(yè)自控環(huán)境。壓力傳感的種類繁多，工作原理各不相同，本文采用的是應(yīng)變片壓</p&g

100、t;<p>　　力傳感器。使用特殊的粘和劑將應(yīng)變片與產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變的基體緊密地粘合，基體受外力</p><p>　　作用產(chǎn)生應(yīng)力變化，促使電阻應(yīng)變片形變，阻值發(fā)生對應(yīng)變化，電阻上的電壓值伴隨著</p><p>　　變化。實際應(yīng)用中，應(yīng)變片的一系列變化程度很小，所以要將應(yīng)交片組成應(yīng)變電橋，經(jīng)</p><p>　　過信號放大處理后，最后傳輸給控制器。本文選用

101、的壓力傳感器輸出信號為模擬電壓信</p><p>　　號，所以需要電壓式壓力變送器對輸出信號做相應(yīng)的處理在傳輸給PLC。</p><p>　　這里選用天津市麗景微電子設(shè)備有限公司生產(chǎn)的STP型S型測力傳感器，具有結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，拉、壓力均可綜合精度高，長期穩(wěn)定性好，鋁制材質(zhì)，表面陽極化處理，適用于吊鉤秤、機電結(jié)合秤、料斗秤、料罐秤、包裝秤、配料稱重控制、定量給料機、灌裝機、通用材料試驗

102、機、力的監(jiān)控及測量。</p><p>　　在這里選額定載荷為5Kg的S型測力傳感器其電氣原理圖如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 傳感器電氣原理</p><p>　　壓力傳感器的技術(shù)參數(shù)包括額定載荷、額定輸出、零點平衡、綜合誤差、蠕變、正常工作溫度、允許工作溫度、溫度對零點影響、推薦激勵電壓、最大激勵電壓、輸入阻抗、輸出阻抗、絕緣阻抗、安全過載、極限過載

103、、彈性元件材料、防護等級、電纜線長度、接線方式。具體參數(shù)如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 傳感器技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　4 控制系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　4.1 皮革檢測儀方案的確定</p><p>　　根據(jù)總體設(shè)計要求與工作原理，本皮革性能指標檢測儀主要由機架、控制單元、步<

104、;/p><p>　　進電機、減速器、傳感器、皮革夾具、工作臺、顯示器等組成?；谄じ锏娜N力學(xué)性能測試特點，配套三種功能的測頭與皮革夾具j在通用的工作臺上更換三種皮革夾持裝置，同時更換測頭，即可實現(xiàn)對三種皮革力學(xué)性能的測試，實現(xiàn)一機多功能的設(shè)計目標。便于對設(shè)計方案的理解，下面繪制設(shè)計方案的框圖4—1。</p><p>　　圖4-1 設(shè)計方案框圖</p><p>　　4.

105、2 控制器的介紹與選擇</p><p>　　可編程控制器（Programmable Logic Controller， PLC）是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，是為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而專門設(shè)計制造的計算機，主要用于代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。它具有PID、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、算術(shù)運算、數(shù)字量智能控制、監(jiān)控及通信聯(lián)網(wǎng)等多方面的功能，PLC已經(jīng)逐漸變成了一種實際意義上的工業(yè)控制計算機，它廣泛應(yīng)用于機電控制、電氣控制、數(shù)據(jù)采集

106、等多個領(lǐng)域，還具有豐富的輸入/輸出接口和網(wǎng)絡(luò)通信能力、較強的驅(qū)動能力等。</p><p>　　目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、交通、化工、紡織、塑膠、電力、機械制造和文化娛樂等各行各業(yè)。</p><p>　　4.2.1 PLC的種類和選擇</p><p>　　國內(nèi)比較常用的PLC品牌有施耐德、西門子、歐姆龍、三菱和臺達等幾十種到上百種PLC。PLC按照組

107、織結(jié)構(gòu)分為一體化整體式和結(jié)構(gòu)化模塊式。一體化整體式PLC的特點是PLC電源、中央處理器（CPU）和I/O接口都集成在一個機殼里，不能拆分配置，采用的是整體密封，一般適用于低端用戶和小型系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)化模塊式PLC的特點是將PLC電源、中央處理器（CPU）和I/O接口部分分別制作成模塊，它們在結(jié)構(gòu)上是相互獨立的，在實際工程應(yīng)用時，可根據(jù)實際需要進行配置和選擇。PLC的主要特點是在制造時采取了一系列抗干擾措施，具有很高的可靠性，PLC用戶程序是

108、在PLC監(jiān)控程序的基礎(chǔ)上運行的，軟件方面的抗干擾措施在監(jiān)控程序里已經(jīng)考慮得十分周全。</p><p>　　西門子PLC與其它的PLC相比，指令采用功能塊，更通俗易懂。在模擬量的輸出和讀取上要簡單的多，只需使用傳送命令就可以了，模擬量達寄存器在PLC中就相當于一個普通的數(shù)據(jù)寄存器D，在脈沖輸出功能和可設(shè)置性更強大,更適合精確控制，通信能力更強大，擴展能力和適用性更強，更多的智能模塊可以更廣泛的應(yīng)用于各種行業(yè)，例如稱