全自动铺布机控制系统的设计与实现
这是一篇关于铺布机,控制系统设计,人机交互界面,远程监控的论文, 主要内容为服装行业是我国重要经济产业之一,随着缝制装备自动化程度的不断提高,其中越来越多的服装生产企业开始采用全自动铺布机来代替人工铺布,不但减少了劳动力成本,也增加了铺布效率。目前国外的铺布设备铺布精度较高,铺布效率较快,自动化程度较高,仍然占据着我国缝前设备控制系统的高端市场,限制了我国的中小型服装生产企业的迅速发展。因此,为了减小与国外缝前设备的同类型产品差距,自主研发出性能良好的全自动铺布机控制系统变得尤为重要,这也对提升国内服装生产企业的经济效益具有重要意义。本文基于铺布机的机械结构和铺布需求,确定了铺布机的整个工艺控制流程,开发了铺布机的控制系统,具体的研究内容如下:一、分析了铺布机的工艺流程和机械结构,根据服装生产行业需求搭建了运动控制系统,制定了控制系统的总体控制方案;二、设计了铺布机的核心控制单元、设计了传感检测系统和电机驱动电路,分析了铺布机主要电气元器件的工作原理,研究了控制系统的通讯方式,进行了关键参数配置和供电线路设计等;三、研发了铺布机各个系统模块的控制软件程序,设计优化了伺服速度曲线来控制整机的运动,提高了面料的铺布精度,并基于VT-Designer开发了铺布机的人机交互界面;四、开发了基于VIDAGRID二次开发平台的一种远程监控系统。该系统可以监控铺布机的工作状态、定位和远程下发数据,同时也设计了良好的人机界面,对铺布机各项数据以报表的形式显示出来;五、进行样机试验测试,结果显示该铺布机面料裁剪平整,布边平齐,可以满足大部分面料的铺布需求。对铺布机现阶段研究进行总结,指出铺布机目前存在的问题及解决措施。
全自动铺布机控制系统的设计与实现
这是一篇关于铺布机,控制系统设计,人机交互界面,远程监控的论文, 主要内容为服装行业是我国重要经济产业之一,随着缝制装备自动化程度的不断提高,其中越来越多的服装生产企业开始采用全自动铺布机来代替人工铺布,不但减少了劳动力成本,也增加了铺布效率。目前国外的铺布设备铺布精度较高,铺布效率较快,自动化程度较高,仍然占据着我国缝前设备控制系统的高端市场,限制了我国的中小型服装生产企业的迅速发展。因此,为了减小与国外缝前设备的同类型产品差距,自主研发出性能良好的全自动铺布机控制系统变得尤为重要,这也对提升国内服装生产企业的经济效益具有重要意义。本文基于铺布机的机械结构和铺布需求,确定了铺布机的整个工艺控制流程,开发了铺布机的控制系统,具体的研究内容如下:一、分析了铺布机的工艺流程和机械结构,根据服装生产行业需求搭建了运动控制系统,制定了控制系统的总体控制方案;二、设计了铺布机的核心控制单元、设计了传感检测系统和电机驱动电路,分析了铺布机主要电气元器件的工作原理,研究了控制系统的通讯方式,进行了关键参数配置和供电线路设计等;三、研发了铺布机各个系统模块的控制软件程序,设计优化了伺服速度曲线来控制整机的运动,提高了面料的铺布精度,并基于VT-Designer开发了铺布机的人机交互界面;四、开发了基于VIDAGRID二次开发平台的一种远程监控系统。该系统可以监控铺布机的工作状态、定位和远程下发数据,同时也设计了良好的人机界面,对铺布机各项数据以报表的形式显示出来;五、进行样机试验测试,结果显示该铺布机面料裁剪平整,布边平齐,可以满足大部分面料的铺布需求。对铺布机现阶段研究进行总结,指出铺布机目前存在的问题及解决措施。
数字孪生油田注水系统可视化平台的设计与研究
这是一篇关于数字孪生,油田注水,可视化平台,人机交互界面,设计的论文, 主要内容为当前我国大部分油田进入高含水期,为了提高油田的采收率,各大油田都采取精细化注水措施。现阶段油田注水系统智能化水平较低,生产数据主要以人工巡检的方式进行记录,数据分散难以管理。注水系统生产数据体量庞大,用户在面对海量数据信息的情况下存在认知困难,就会导致数据信息利用率低。针对以上问题,本文基于数字孪生理念,提出数字孪生油田注水系统融合理论及总体概念模型,设计并开发了数字孪生油田注水系统可视化平台,实现了油田注水系统的数字孪生3D可视化的虚拟交互与数据联动,推动油田注水系统的智能化发展。本文首先对数字孪生的相关理论和技术进行了研究,推理数字孪生油田注水系统的融合理论,以此理论为依据,对系统的功能、信息与技术架构进行分析,确定系统的总体设计原则。其次,从设计的角度出发,分析数字孪生油田注水系统可视化平台的人机界面、目标用户类型及需求,对人机界面要素进行分析,提出了该平台的人机界面设计原则及设计框架,完成平台界面原型图的设计。然后,以大庆某采油厂注水站为例,根据现场提供的设备规格、数据及环境等材料,利用虚拟引擎技术与数据可视化技术,进行注水站的数字孪生模型的构建和系统数据可视化平台的开发。最后,为了验证可视化平台操作的可行性,对平台进行系统功能交互测试和用户体验测试,测试结果显示数字孪生油田注水系统可视化平台能够满足当前阶段的使用需求。本文的研究可为油田注水系统的二维及三维可视化平台的界面设计和系统开发提供借鉴。
地震前兆二氧化碳分析仪的设计与实现
这是一篇关于地震前兆,二氧化碳分析仪,嵌入式Linux系统,人机交互界面的论文, 主要内容为地震主要是由于地壳运动导致板块之间发生碰撞引起,这一过程将对地下流体进行挤压,引起地下流体改变。地震预测是通过监控地下流体中各种因素的变化,客观分析期间的数据变化,准确预测地震。地下流体监测的项目有很多,这些项目的参数影响着地震预测的准确度,主要项目包括地下流体物理动态、化学动态、地热动态、断层土壤气动态、油气井动态,在这些观测项目中,断层土壤气动态中的二氧化碳浓度在地震前会有明显的变化,并且实践证明检测断层气中的二氧化碳浓度对地震的研究和预测有所帮助。早先地震观测人员都是通过二氧化碳快速测定管检测二氧化碳浓度,人工成本相当大,目前,已经有观测地震前兆的二氧化碳分析仪器。但为了更准确、更专业地对地震前兆二氧化碳浓度数据实时检测并反馈到台网,本文设计了一款专门用于地震前兆预测二氧化碳浓度的在线分析仪器,本文主要完成以下工作:(1)分析地震前兆观测二氧化碳气体浓度的实际需求,确定仪器的功能要求和技术指标,设计仪器的具体硬件平台方案和软件功能需求。并完成对所有模块器件的选型。(2)根据确定的功能要求和技术指标,完成了硬件平台的搭建和二氧化碳数据采集部分的结构设计。针对选用的I.MX6ULL嵌入式处理器为核心的硬件平台,完成嵌入式Linux系统的移植和根文件系统构建,并在此基础上完成针对硬件外设的驱动程序设计;在应用层,基于QT开发软件完成了人机交互界面程序的设计与开发,并且在仪器数据通信方面遵照“十五”地震前兆台网通信技术规程,将所采集的数据实时发送到地震台网。(3)对整个仪器进行了系统化的测试。对仪器的主要功能进行了调试,通过建立实验平台,实现对二氧化碳分析仪的精度测试、重复性测试、零点漂移测试,其中二氧化碳浓度数据精度小于等于1%F.S,一周的重复性小于等于1%F.S,零点漂移小于等于0.4%F.S/12h,并且温湿度传感器误差测试正常,所有数据均在仪器允许误差范围之内,符合仪器的技术指标,另外通过低成本的简单实验平台完成对量程损失传感器的重新标定。
顺序功能图的规范和在顺序控制系统中的应用研究
这是一篇关于顺序控制,顺序功能图,数字孪生,程序开发,人机交互界面的论文, 主要内容为2021年4月14日,工信部公布了《“十四五”智能制造发展规划》(征求意见稿),数字孪生(Digital twin)是实现物理工厂与虚拟工厂的交互融合从而实现《意见稿》中对企业实现数字化以及智能转型的最佳途径。顺序功能图(Sequential Function Chart,SFC)是描述顺序控制过程、功能和特性的一种图符语言。它作为顺序控制系统数字孪生的重要组成部分之一,在它的基础上能够进行各种基于数字化模型进行的各类仿真、分析、数据积累、挖掘,甚至能够应用人工智能,并且能确保数字孪生与现实物理系统的适用性。顺序功能图作为一种能够表述控制流程的方法,尚未得到充分的挖掘和推广。研究顺序功能图的规范及其在顺序控制系统的应用是促进数字孪生应用推广,智能制造创新发展的重要方向。这项研究以顺序功能图为主要研究对象,以Automation Studio软件为主要工具,以GBT 21654-2008《顺序功能表图用GRAFCET规范语言》为标准,以GBT 15969.3-2017可编程序控制器第3部分:编程语言-1＿SFC部分为参考,讨论了顺序功能图的使用规范,并探索将其应用到顺序控制系统的不同运行管理模式的实现方法,为创建顺序控制系统提供结构化指南。在规范顺序功能图设计的基础上,这项研究还设计了一种基于顺序功能图的机组自启停系统人机交互界面,该界面可以显示在顺序控制系统中正在运行的系统和执行的动作,满足机组级控制全面、灵活的运行模式,实现复位、终止、跳步、暂停等人工干预控制,并在操作后实时跟踪系统的运行变化。顺序功能图是设计结构化自动化控件的首选方法,它为如何轻松高效地构建智能制造项目带来了新的思考维度,它不但可帮助快速设计操作顺序,并可以在项目实施之前对其进行相关验证。它同时以补充项目文档的方式帮助工程师、客户和维护人员进一步了解设备运作流程。这项工作使得工程师能够快速实现设计控制系统的顺序功能图模型同时保证其控制特性,为顺序控制系统的应用和设计,探索新的途径。同时顺序功能图的规范和在顺序控制系统中的应用研究对企业数字化、智能制造转型有重大的促进作用,是探索实现智能转型的创新思路。
顺序功能图的规范和在顺序控制系统中的应用研究
这是一篇关于顺序控制,顺序功能图,数字孪生,程序开发,人机交互界面的论文, 主要内容为2021年4月14日,工信部公布了《“十四五”智能制造发展规划》(征求意见稿),数字孪生(Digital twin)是实现物理工厂与虚拟工厂的交互融合从而实现《意见稿》中对企业实现数字化以及智能转型的最佳途径。顺序功能图(Sequential Function Chart,SFC)是描述顺序控制过程、功能和特性的一种图符语言。它作为顺序控制系统数字孪生的重要组成部分之一,在它的基础上能够进行各种基于数字化模型进行的各类仿真、分析、数据积累、挖掘,甚至能够应用人工智能,并且能确保数字孪生与现实物理系统的适用性。顺序功能图作为一种能够表述控制流程的方法,尚未得到充分的挖掘和推广。研究顺序功能图的规范及其在顺序控制系统的应用是促进数字孪生应用推广,智能制造创新发展的重要方向。这项研究以顺序功能图为主要研究对象,以Automation Studio软件为主要工具,以GBT 21654-2008《顺序功能表图用GRAFCET规范语言》为标准,以GBT 15969.3-2017可编程序控制器第3部分:编程语言-1＿SFC部分为参考,讨论了顺序功能图的使用规范,并探索将其应用到顺序控制系统的不同运行管理模式的实现方法,为创建顺序控制系统提供结构化指南。在规范顺序功能图设计的基础上,这项研究还设计了一种基于顺序功能图的机组自启停系统人机交互界面,该界面可以显示在顺序控制系统中正在运行的系统和执行的动作,满足机组级控制全面、灵活的运行模式,实现复位、终止、跳步、暂停等人工干预控制,并在操作后实时跟踪系统的运行变化。顺序功能图是设计结构化自动化控件的首选方法,它为如何轻松高效地构建智能制造项目带来了新的思考维度,它不但可帮助快速设计操作顺序,并可以在项目实施之前对其进行相关验证。它同时以补充项目文档的方式帮助工程师、客户和维护人员进一步了解设备运作流程。这项工作使得工程师能够快速实现设计控制系统的顺序功能图模型同时保证其控制特性,为顺序控制系统的应用和设计,探索新的途径。同时顺序功能图的规范和在顺序控制系统中的应用研究对企业数字化、智能制造转型有重大的促进作用,是探索实现智能转型的创新思路。
基于AR技术的立式储罐侧壁喷枪关键技术研究
这是一篇关于AR技术,储罐清洗,侧壁喷枪,运动学仿真,动力学仿真,人机交互界面的论文, 主要内容为石油储备是稳定供求关系、平抑油价、应对突发事件的最直接、最有效的手段,是保障国家能源安全的核心措施。而石油储备离不开大型储罐,但储罐在长期存储油品过程中会产生油泥,油泥会损害油品的品质,腐蚀储油罐罐体及附件,需对其进行定期清洗。但目前国内内浮顶罐清洗市场所使用清洗系统存在运输困难、操作困难、设计复杂等问题,因此提高清洗作业效率和简化清洗设备,对储罐清洗市场具有重要意义。论文就3000 m3及以下成品油内浮顶罐的清洗作业环境,设计一款四自由度侧壁喷枪,对其进行运动学和动力学分析,将增强现实技术引入侧壁喷枪清洗系统当中,可以准确地监控侧壁喷枪运动姿态和清洗轨迹,同时提高清洗作业的安全性。论文做了以下研究内容:1.基于AR技术的立式储罐侧壁喷枪人机交互系统的总体方案研究。阐述立式储罐侧壁喷枪清洗作业环境特点,分析对侧壁喷枪人机交互系统的设计要求,在此基础上完成对系统软硬件结构设计。同时,基于水射流作业原理,分析和选择喷枪水射流的参数。2.侧壁喷枪设计及运动学仿真研究。针对3000 m3及以下成品油内浮顶罐的清洗作业环境,设计安装于内浮顶罐侧壁人孔的四自由度侧壁喷枪三维模型;根据储罐防爆等级要求,对各关节均采用液压驱动,其主要受力部件通过液压缸驱动;采用Matlab软件对其运动学进行仿真,通过雅可比矩阵计算,设计喷嘴运动轨迹;对主要受力部件进行有限元分析,保证该部件的使用寿命,基于此完善侧壁喷枪结构设计。3.侧壁喷枪的动力学仿真分析。针对Matlab软件进行的运动学仿真,在Adams软件中对侧壁喷枪各部件基于真实受力和驱动,分析侧壁喷枪在不同状态时方向、速度和加速度,验证其运动轨迹的精确性,通过二者相互验证的方式,完成侧壁喷枪模型结构设计。4.基于AR技术的人机交互系统搭建。在Windows中使用Unity 3D软件搭建人机交互系统总体架构,实现登录、用户管理、参数设置和数据管理等模块的开发。将Solid Works设计的三维模型通过3D max进行格式转换和建模,导入Unity 3D中完成界面搭建。使用Visio Studio2019软件编写人机交互系统底层程序,通过人机交互界面实时显示储油罐内侧壁喷枪清洗作业情况。同时通过预设油气浓度报警值,对比喷枪传感器反馈值,实现储油罐内油气浓度安全警报,保证作业安全。
顺序功能图的规范和在顺序控制系统中的应用研究
这是一篇关于顺序控制,顺序功能图,数字孪生,程序开发,人机交互界面的论文, 主要内容为2021年4月14日,工信部公布了《“十四五”智能制造发展规划》(征求意见稿),数字孪生(Digital twin)是实现物理工厂与虚拟工厂的交互融合从而实现《意见稿》中对企业实现数字化以及智能转型的最佳途径。顺序功能图(Sequential Function Chart,SFC)是描述顺序控制过程、功能和特性的一种图符语言。它作为顺序控制系统数字孪生的重要组成部分之一,在它的基础上能够进行各种基于数字化模型进行的各类仿真、分析、数据积累、挖掘,甚至能够应用人工智能,并且能确保数字孪生与现实物理系统的适用性。顺序功能图作为一种能够表述控制流程的方法,尚未得到充分的挖掘和推广。研究顺序功能图的规范及其在顺序控制系统的应用是促进数字孪生应用推广,智能制造创新发展的重要方向。这项研究以顺序功能图为主要研究对象,以Automation Studio软件为主要工具,以GBT 21654-2008《顺序功能表图用GRAFCET规范语言》为标准,以GBT 15969.3-2017可编程序控制器第3部分:编程语言-1＿SFC部分为参考,讨论了顺序功能图的使用规范,并探索将其应用到顺序控制系统的不同运行管理模式的实现方法,为创建顺序控制系统提供结构化指南。在规范顺序功能图设计的基础上,这项研究还设计了一种基于顺序功能图的机组自启停系统人机交互界面,该界面可以显示在顺序控制系统中正在运行的系统和执行的动作,满足机组级控制全面、灵活的运行模式,实现复位、终止、跳步、暂停等人工干预控制,并在操作后实时跟踪系统的运行变化。顺序功能图是设计结构化自动化控件的首选方法,它为如何轻松高效地构建智能制造项目带来了新的思考维度,它不但可帮助快速设计操作顺序,并可以在项目实施之前对其进行相关验证。它同时以补充项目文档的方式帮助工程师、客户和维护人员进一步了解设备运作流程。这项工作使得工程师能够快速实现设计控制系统的顺序功能图模型同时保证其控制特性,为顺序控制系统的应用和设计,探索新的途径。同时顺序功能图的规范和在顺序控制系统中的应用研究对企业数字化、智能制造转型有重大的促进作用,是探索实现智能转型的创新思路。
基于AR技术的立式储罐侧壁喷枪关键技术研究
这是一篇关于AR技术,储罐清洗,侧壁喷枪,运动学仿真,动力学仿真,人机交互界面的论文, 主要内容为石油储备是稳定供求关系、平抑油价、应对突发事件的最直接、最有效的手段,是保障国家能源安全的核心措施。而石油储备离不开大型储罐,但储罐在长期存储油品过程中会产生油泥,油泥会损害油品的品质,腐蚀储油罐罐体及附件,需对其进行定期清洗。但目前国内内浮顶罐清洗市场所使用清洗系统存在运输困难、操作困难、设计复杂等问题,因此提高清洗作业效率和简化清洗设备,对储罐清洗市场具有重要意义。论文就3000 m3及以下成品油内浮顶罐的清洗作业环境,设计一款四自由度侧壁喷枪,对其进行运动学和动力学分析,将增强现实技术引入侧壁喷枪清洗系统当中,可以准确地监控侧壁喷枪运动姿态和清洗轨迹,同时提高清洗作业的安全性。论文做了以下研究内容:1.基于AR技术的立式储罐侧壁喷枪人机交互系统的总体方案研究。阐述立式储罐侧壁喷枪清洗作业环境特点,分析对侧壁喷枪人机交互系统的设计要求,在此基础上完成对系统软硬件结构设计。同时,基于水射流作业原理,分析和选择喷枪水射流的参数。2.侧壁喷枪设计及运动学仿真研究。针对3000 m3及以下成品油内浮顶罐的清洗作业环境,设计安装于内浮顶罐侧壁人孔的四自由度侧壁喷枪三维模型;根据储罐防爆等级要求,对各关节均采用液压驱动,其主要受力部件通过液压缸驱动;采用Matlab软件对其运动学进行仿真,通过雅可比矩阵计算,设计喷嘴运动轨迹;对主要受力部件进行有限元分析,保证该部件的使用寿命,基于此完善侧壁喷枪结构设计。3.侧壁喷枪的动力学仿真分析。针对Matlab软件进行的运动学仿真,在Adams软件中对侧壁喷枪各部件基于真实受力和驱动,分析侧壁喷枪在不同状态时方向、速度和加速度,验证其运动轨迹的精确性,通过二者相互验证的方式,完成侧壁喷枪模型结构设计。4.基于AR技术的人机交互系统搭建。在Windows中使用Unity 3D软件搭建人机交互系统总体架构,实现登录、用户管理、参数设置和数据管理等模块的开发。将Solid Works设计的三维模型通过3D max进行格式转换和建模,导入Unity 3D中完成界面搭建。使用Visio Studio2019软件编写人机交互系统底层程序,通过人机交互界面实时显示储油罐内侧壁喷枪清洗作业情况。同时通过预设油气浓度报警值,对比喷枪传感器反馈值,实现储油罐内油气浓度安全警报,保证作业安全。
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