工字轮校正机控制系统设计【字数：12521】
随着社会的进步，工业的发展也越来越快，机电产品的报废频率也随之升高，资源的匮乏与资源的浪费现象形成了强烈的对比，两者的矛盾也越发尖锐，人们因此开始对再制造技术展开研究，其中对于零件表面修复的研究较多，而关于变形零件的校正研究较少，如工字轮的变形校正。利用传统的校正手段难以预测工字轮的校正行程，且存在校正效率低和校正精度差的缺陷，故在此文中设计一种利用BP神经网络来计算工字轮校正行程的工字轮校正机控制系统。本文通过针对难以通过建立解析模型得出工字轮翼缘处的变形与其校正所需校正行程之间关系这一问题，提出了采用建立BP神经网络模型的方法。然后根据工字轮校正原理对校正装置进行介绍,通过该装置对变形工字轮进行校正实验并获得实验数据。最后通过插值法对实验数据进行处理，利用BP神经网络对其校正行程进行计算，并将计算结果与实际值对比，结果表明该方案的可行性。
Keywords:Remanufacturing; Correction;BPneural Network; Control System 目 录
摘要 III
Abstract IV
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外校正设备发展现状 3
1.3 课题的目的和意义 3
1.4 本文主要内容 4
1.5 本章小结 4
2 工字轮校正实验 5
2.1 实验设备 5
2.1.1 装夹与传动机构 6
2.1.2 检测机构 6
2.1.3 校正机构 7
2.2 实验要求 7
2.3 实验方案 8
2.3.1 实验对象 8
2.3.2 实验流程 8
2.3.3 实验数据 8
2.4 本章小结 11
3 工字轮校正机控制系统设计 12
3.1 工字轮校正机控制系统硬件选型 12
3.1.1 MT240运动控制卡 12
3.1.2 电机选型 13
3.1.3 位移传感器 13
3.2 工字轮校正机控制系统软件设计 14
3.2.1 VB运动控制界面设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
计 14
3.2.2 GUI运算界面的设计 15
3.3 软件控制流程 17
3.4 本章小结 18
4 基于BP神经网络的工字轮校正行程的计算 19
4.1 建模参数的选择 19
4.1.1 插值方法 20
4.1.2 插值结果 22
4.2 BP神经网络模型 23
4.3 BP神经网络建模及计算结果分析 25
4.4 本章小结 27
5 结论与展望 28
5.1 结论 28
5.2 展望 28
参考文献 29
致谢 31
附录1 32
附录2 34
附录3 36
附录4 40
附录5 41
1 绪论
1.1 课题研究背景
21世纪以来，人们的生活随着科技的飞速发展也变得越来越好，科技的进步使得大量功能各异的机电产品问世，并进入我们的日常生活与工作中，改善着我们的生活质量与水平。同时，机电产品更新换代的速度也在不断提高，因此产生了大量的机电废旧产品，这些废旧产品的不合理利用对我们的生活环境产生了一定水平上的污染。资源的稀缺不足与生态环境的日益恶化两大尖锐问题也出现在我们的面前。为了使资源浪费与资源短缺的矛盾得以缓解，为了我们生存的环境得以改善，对废旧机电产品的回收与充分利用及对推动废旧机电产品的资源再生产和再利用的工作具有重大的现实意义。
再制造工程是一种综合利用生物技术、信息技术、纳米技术等技术，使废旧资源中残存的价值得以再次开发利用的工程。这项工程的实施可以在一定程度上保护环境，减少废旧和报废产品对环境的污染。且废旧产品的再制造也有效的减少了资源和能源的浪费，缓解了资源匮乏的危机。再制造工程的目的是开发废旧产品的剩余价值，通过对废旧产品进行一次新的制造，使其可以满足使用要求并得以重复使用[12]。
机电产品的故障与失效一般都是从其零部件的失效开始的，所以机电产品进行再制造生产的重心是对其失效零部件的再制造生产。故在机电产品的再制造生产中首先需检测出其失效零部件，并对其失效形式进行分析，然后针对失效零部件进行再制造生产以达到使机电产品得以再使用。机械零部件的变形、损伤、断裂等失效形式为大多数零部件的主要失效形式。其中针对于零部件的损伤失效形式和对其的修复方法，国内外的学者已进行了大量的研究工作。而变形失效也是可再制造零部件的主要失效形式，如工字轮，但国内外还很少涉及关于此类零部件校正方法的研究。
工字轮，别名线盘，一般用来缠绕金属丝、钢丝绳、漆包线等物料，在工业生产中是一种较为重要的中转工具[3]。工字轮的规格与材料由其所缠绕丝线和丝绳的规格与材料决定，其中比较常见的分类为金属、塑料以及木质工字轮等。由于工字轮自身的结构特点，一旦其翼缘处受到碰撞或挤压时，便会发生不同程度上的变形，而工字轮的运行平稳性和线材的缠绕密度与平整性在其变形情况超出使用要求时均受此影响，一旦变形过大，则会对后续的工作造成极大的影响。在传统生产中，工字轮的翼缘若是发生了不能达到使用要求的变形，工字轮则会被作为废钢进行回收处理。伴随着人们循环经济意识的不断提高，大多企业已能接受并认可工字轮的再制造工作。
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图1 1 可再制造的变形工字轮
现阶段的工字轮校正一般采用人工校正，是由工人利用工具进行简单的操作来完成，人工校正的方式校正效率低且校正精度差，难以满足企业的生产需求。此外，校正工人的技术水平和经验的积累将在很大程度上影响到校正工作的效率和校正精度的精确性。在目前有经验的操作工人较少的情况下，校正技术成为影响到生产需求的重要因素。所以，工字轮自动校正装置的研制工作尤为重要，其中校正装置的校正精度与校正效率受到校正行程准确性的影响，所以如何根据工字轮的变形参数得到正确的校正行程就显得十分重要。
Keywords:Remanufacturing; Correction;BPneural Network; Control System 目 录
摘要 III
Abstract IV
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外校正设备发展现状 3
1.3 课题的目的和意义 3
1.4 本文主要内容 4
1.5 本章小结 4
2 工字轮校正实验 5
2.1 实验设备 5
2.1.1 装夹与传动机构 6
2.1.2 检测机构 6
2.1.3 校正机构 7
2.2 实验要求 7
2.3 实验方案 8
2.3.1 实验对象 8
2.3.2 实验流程 8
2.3.3 实验数据 8
2.4 本章小结 11
3 工字轮校正机控制系统设计 12
3.1 工字轮校正机控制系统硬件选型 12
3.1.1 MT240运动控制卡 12
3.1.2 电机选型 13
3.1.3 位移传感器 13
3.2 工字轮校正机控制系统软件设计 14
3.2.1 VB运动控制界面设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
计 14
3.2.2 GUI运算界面的设计 15
3.3 软件控制流程 17
3.4 本章小结 18
4 基于BP神经网络的工字轮校正行程的计算 19
4.1 建模参数的选择 19
4.1.1 插值方法 20
4.1.2 插值结果 22
4.2 BP神经网络模型 23
4.3 BP神经网络建模及计算结果分析 25
4.4 本章小结 27
5 结论与展望 28
5.1 结论 28
5.2 展望 28
参考文献 29
致谢 31
附录1 32
附录2 34
附录3 36
附录4 40
附录5 41
1 绪论
1.1 课题研究背景
21世纪以来，人们的生活随着科技的飞速发展也变得越来越好，科技的进步使得大量功能各异的机电产品问世，并进入我们的日常生活与工作中，改善着我们的生活质量与水平。同时，机电产品更新换代的速度也在不断提高，因此产生了大量的机电废旧产品，这些废旧产品的不合理利用对我们的生活环境产生了一定水平上的污染。资源的稀缺不足与生态环境的日益恶化两大尖锐问题也出现在我们的面前。为了使资源浪费与资源短缺的矛盾得以缓解，为了我们生存的环境得以改善，对废旧机电产品的回收与充分利用及对推动废旧机电产品的资源再生产和再利用的工作具有重大的现实意义。
再制造工程是一种综合利用生物技术、信息技术、纳米技术等技术，使废旧资源中残存的价值得以再次开发利用的工程。这项工程的实施可以在一定程度上保护环境，减少废旧和报废产品对环境的污染。且废旧产品的再制造也有效的减少了资源和能源的浪费，缓解了资源匮乏的危机。再制造工程的目的是开发废旧产品的剩余价值，通过对废旧产品进行一次新的制造，使其可以满足使用要求并得以重复使用[12]。
机电产品的故障与失效一般都是从其零部件的失效开始的，所以机电产品进行再制造生产的重心是对其失效零部件的再制造生产。故在机电产品的再制造生产中首先需检测出其失效零部件，并对其失效形式进行分析，然后针对失效零部件进行再制造生产以达到使机电产品得以再使用。机械零部件的变形、损伤、断裂等失效形式为大多数零部件的主要失效形式。其中针对于零部件的损伤失效形式和对其的修复方法，国内外的学者已进行了大量的研究工作。而变形失效也是可再制造零部件的主要失效形式，如工字轮，但国内外还很少涉及关于此类零部件校正方法的研究。
工字轮，别名线盘，一般用来缠绕金属丝、钢丝绳、漆包线等物料，在工业生产中是一种较为重要的中转工具[3]。工字轮的规格与材料由其所缠绕丝线和丝绳的规格与材料决定，其中比较常见的分类为金属、塑料以及木质工字轮等。由于工字轮自身的结构特点，一旦其翼缘处受到碰撞或挤压时，便会发生不同程度上的变形，而工字轮的运行平稳性和线材的缠绕密度与平整性在其变形情况超出使用要求时均受此影响，一旦变形过大，则会对后续的工作造成极大的影响。在传统生产中，工字轮的翼缘若是发生了不能达到使用要求的变形，工字轮则会被作为废钢进行回收处理。伴随着人们循环经济意识的不断提高，大多企业已能接受并认可工字轮的再制造工作。
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图1 1 可再制造的变形工字轮
现阶段的工字轮校正一般采用人工校正，是由工人利用工具进行简单的操作来完成，人工校正的方式校正效率低且校正精度差，难以满足企业的生产需求。此外，校正工人的技术水平和经验的积累将在很大程度上影响到校正工作的效率和校正精度的精确性。在目前有经验的操作工人较少的情况下，校正技术成为影响到生产需求的重要因素。所以，工字轮自动校正装置的研制工作尤为重要，其中校正装置的校正精度与校正效率受到校正行程准确性的影响，所以如何根据工字轮的变形参数得到正确的校正行程就显得十分重要。
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