“检测小车自动驱动系统研制”中期报告

“检测小车自动驱动系统研制”研究内容为: 对移动检测小车进行自动驱动系统改造，实现小车自动移动并在指定位置精确定位。根据协议，从   启动项目，本项目研制的系统由机械部分和电气部分构成，现将项目情况汇报如下：

一．机械部分

1． 已经完成的设计

（1）整体的构成

机械部分整体包括三块：

标准支架（在原来的基础上做少量改进，主要是钻孔，加装水平仪），需要两个人抬下楼

传动箱（全新设计，内部安装丝杠螺母机构，20-30斤，外观尺寸1380*180*90），需要一个人抗下楼

集装箱（全新设计，内部含有小车，支架，电机，联轴器，连接标准件， 30-40斤，外观尺寸740*560*200），需要一个人提下楼

（2）传动箱的设计

传动箱的整体结构如图，其中上面有两块盖板，在工作状态时可以被分别从两头抽开。

抽开上盖以后的结构如下图

该传动箱主要包含一个传动箱（由角钢和板件组成），一根滚珠丝杠，两个带座的轴承组成。丝杠工作部分长度为1300mm，是在实际工作长度1140mm的基础上追加一个螺母的宽度60mm以及预留量100mm后确定的。轴承为20的向心球轴承，伸出端为18的轴颈，用于与减速器相连接。

（3）传动箱与标准支架的连接

在工作状态下，传动箱需要固定在标准支架上，其总体连接如下图

传动箱固定在传动箱角钢支架上，而传动箱角钢支架则通过螺纹与标准支架连接。

（4）伺服电机的选择

选择的伺服电机是SGMJV-04ADAHB61，功率为400W,工作转速为273r/min,丝杠螺距为5mm，正常直线运行速度为22.72mm/s,满足甲方给定的要求（最大20mm/s）

（5）伺服电机与标准支架的连接

伺服电机与标准支架间通过角钢支架连接。通过角钢支架固定在标准支架上。（从下图中可以看出，伺服电机与标准支架上一根连接圆棒发生干涉，因此在工作中此棒需要拆除。）

（6）伺服电机与传动箱的连接

伺服电机与传动箱之间通过联轴器相连接。选用弹性联轴器，连接尺寸为18-25mm.

（7）小车的改进设计

小车除了加装水平仪以外，在底下安装了一个连接板

（8）小车与传动箱的连接

小车与传动箱的连接如下图。其传动原理如下。

从伺服电机过来的转动经过联轴器传递到丝杠，丝杠转动，带动螺母沿着丝杠方向做直线运动，螺母通过螺母连接板，再通过连杆，驱动小车连接板，小车连接板驱动小车在标准支架上做直线运动。

（9）机械部分设备的存储，运输与安装与拆卸

存储。机械部分由三个模块组成：标准支架，传动箱和集装箱。在存储时传动箱和集装箱可以直接放置在标准支架的下面。相比甲方的要求而言，没有对空间的额外要求。

运输。运输时，先由两个人把标准支架抬下楼，然后再分别把传动箱和集装箱下楼，需要两趟，这与原来测试时需要的工作量总体持平。

安装。安装步骤如下： 

(a) 把标准支架固定到C型架上。

（b）抽取传动箱的两块上壳。

（c）连接两个角钢支架。

（d）连接电机及角钢支架。

（e）用联轴器连接电机与传动箱。

（f）把上述总体安装到标准支架上。

（g）把小车放置到标准支架上。

(h)连接小车的接触耳与连杆。

拆卸。拆卸过程基本上与安装过程相反。

2．制作情况

所有机械零部件均已设计制图完毕，送专业厂家定制中。

3．存在的问题

   目前项目进展符合协议和项目计划的进度。但是，由于春节将至，而机械零部件大部分需要定制，因春节假期关系，必然会导致零部件交货的延迟，使得项目的完成时间相应延期。

二．电气部分

1．已经完成的设计

电气设计方面的内容主要分成三部分：

(1) 上位机部分

它是位于中控室的操作平台，它是由8英寸的触摸屏构成的一个人机界面，操作界面如下所示：

按键部分由启动等8个功能键组成，当按下“启动”键时，伺服控制系统处于待机状态，同时上方的LED显示绿色；当按下“停止”按键时，伺服电机处于停机状态；同时上方的LED显示红色。当处于启动状态时，按下“前进”或“后退”按键，确认电机的运行方向，同时上方的方向指示LED“前进”时显示绿色，“后退”时显示红色以指示电机的当前运行方向；当这两步选好以后，按“增加”和“减少”选择电机的运行速度，当速度选择好以后，按下确认键，电机就可以按设定的速度运行。“校准”键是用来校准机械零位用的，当电机位置处于零位时就可以正常运行。

LCD显示屏上显示速度、当前位置和电离室号等状态信息。具体的标定，等整个系统联调时再进行。

上面的命令和状态都是通过串行接口同CPU进行通信。CPU采用双串口的AVR单片机Atmega162。一个串口实现与触摸屏之间的信息交换，采用查询发送、中断接收的通信方式。另个串口通过485总线实现与现场下位机的远程通信，主要实现现场位置信号和控制指令之间的双向交换。电路原理图如图所示：

  

(2)  下位机部分

下位机部分主要完成与伺服控制器的接口控制和与上位机的通信工作，根据安川伺服控制器SGDV-2R8A01A的控制模式，我们选择速度控制模式：

伺服控制器控制部分接线示意图如下：

如图可知我们通过模拟电压的输入和极性的不同实现调速和换向，范围是±12V；其它的输入、输出控制信号（如ON、正、反转等）通过线性转换电路和继电器与单片机进行连接。由于伺服控制器需要24VDC直流辅助电源，因此，下位机部分也同时采用24V供电。下位机有三种电压：24V、12V、5V；为保证供电可靠，采用朝阳电源24V2A的工业级电源。

下位机主要由电源电路、编码器鉴相电路、串行通信接口电路、继电器信号输入回路、继电器信号输出回路、DA转换和电压放大电路、极性转换电路组成。电路如图所示。

     下位机的电路原理设计部分基本完成，正在进行PCB的设计工作，争取尽快发出去加工。

（3） 主回路部分

伺服控制系统采用单相220VAC。为保障远行安全，我们增加防雷电抑制等措施。

主回路如图所示：

2．制作情况

目前操作平台的触摸屏已采购并且人机界面制作完成；

上位机的PCB电路板已经加工完成了，正在进行焊接调试；

下位机的电路原理设计部分基本完成，正在进行PCB的设计工作；

伺服电机及控制回路、主回路相关电气配件均已采购，正进行系统集成。

3．存在的问题

由于机械零部件交货的延期，导致电气部分的安装和调试不能如期进行。希望甲方能根据实际情况，酌情延时乙方的交货期。