机电一体化实验系统电机控制模块设计开题报告

 2021-08-08 01:08

1. 研究目的与意义

HJD-4型机电一体化教学实验系统是在深入调研和全面考察国内相关专业教学实验现状,掌握了大量第一手资料的基础上,研制开发出的新型教学实验产品。它由PC机、电气控制柜和微加工中心及控制软件等部分组成。其中电气控制柜包括:PLC、变频调速器、交流伺服电机及驱动、步进电机及驱动、1PG、20GM定位模块、PLC与PC通信接口板、继电器和接触器及控制面板等。HJD-4型机电一体化教学实验系统是已经开发的机电一体化教学实验系列产品中最复杂的一种。

触摸屏技术是一种新型的人机交互输入方式,与传统的键盘和鼠标输入方式相比,触摸屏输入更直观。配合识别软件,触摸屏还可以实现手写输入。触摸屏由安装在显示器屏幕前面的检测部件和触摸屏控制器组成。当手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏时,所触摸的位置由触摸屏控制器检测,并通过接口送到主机。目前触摸屏已经由单点触屏发展到多点触屏。这种技术极大的方便了用户,成为极富吸引力的全新多媒体交互设备。

本次设计是将HJD-4型机电一体化教学实验系统的一系列继电器控制改为触摸屏控制,继电器控制系统控制逻辑采用硬件接线,利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑,其连线多且复杂、体积大、功耗大,系统构成后,想再改变或增加功能、较为困难,所以采用触摸屏技术来改善实验系统的控制方式。

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2. 国内外研究现状分析

目前市场上主要以电容式、电阻式、红外式和声波式触摸屏为主,其中电容式触摸屏是目前市场的主流。未来触摸屏技术将从外挂式的结构向内嵌式发展,多点触控技术将向实现更细致的屏幕物件操控和更具自由度的方向发展,同时混合式触控技术和触觉反馈技术也是发展趋势之一。

美国触摸屏产业发展较早,是触控技术研发和使用较早的国家之一,其国内触控屏生产企业升级转型基本已经完成,大部分触控屏流水生产已经转移到国外廉价劳动力市场,其国内保留大部分企业为触控屏上游生产企业,美国具有触控屏使用量最大的苹果和微软公司等。日本在触控屏产业链的上游具有明显的优势,触控屏上游产业利润大于触控屏产业本身。因为日本厂家在真空蒸镀、溅镀、精密涂布及精细化工领域拥有绝对的技术优势,所以日本企业在触摸屏原质料和技能方面占上风。韩国触控屏产品市场的扩展速率很快。韩国主要的触控面板厂有ELK、Melfas、Synopex和LGInnotek等。触控面板使用企业三星电子和LG电子等触控智能手机在全球销量顺畅。

全球平板显示产业中心已向中国大陆转移。全球平板显示产业生产基地主要集中在日本、韩国、中国台湾、中国大陆,其中日、韩、台的平板显示产业已经相对成熟,形成了以索尼、夏普、三星、LG电子位代表的一系列著名平板显示企业,占据全球市场主导地位。而近年来,随着国内外平板显示厂商纷纷在中国大陆建立生产基地,以及京东方、华星光电等国产面板厂商的强势崛起,全球平板显示产业重心已经逐渐向中国大陆转移。我国将成为全球第二大平板显示生产基地,进出口贸易逆差连续多年下降。我国是全球最大的显示终端生产国和消费国,我国在平板显示投资力度也在不断加大。以在平板显示中应用技术最成熟、面最广的液晶面板(LCD)为例,TFT液晶显示屏(TFT-LCD)是目前液晶面板中的主流显示器。到2017年末,中国大陆将建成9条8.5代液晶面板生产线,有近10条产线处在开工建设过程中,此将超越中国台湾,成为全球第二大平板显示生产基地,并呈现追赶韩国之势。

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3. 研究的基本内容与计划

本课题来源于机电实验室机电一体化式样系统设备改造课题。该机电一体化实验系统包括:PLC、变频调速器、交流伺服电动机及驱动、步进电动机及驱动、20GM定位模块、PLC与PC通信接口板、继电器和接触器及控制面板等。原实验系统由外接机械式按钮进行控制,占用较多的硬件资源和PLC端口数量,实际应用中多采用触控屏控制,因此要求对原实验系统进行改造。按照原系统的电气控制系统的动作过程,分析电气控制系统的接线图,程序控制框图(设计内容包括蜡模铣削控制、两轴联动控制、顺序控制、选刀换刀控制、液压系统控制等)。本课题从实际工程应用中提取,涉及机械、电气控制和软件等知识,通过本课题的设计,能使得学生综合应用四年所学机电一体化知识,锻炼学生运用所学知识的能力,为今后从事相关工作打好基础。

课题计划安排:

(1)第1周-第2周熟悉设计课题、查阅资料,填写开题报告和文献综述。

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4. 研究创新点

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