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基于倾角检测的电梯导轨垂直度检测机器人的研究

作　者: 刘志东
导　师: 戴士杰
学　校: 河北工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 电梯导轨 垂直度 机器人 机构设计 控制系统
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


电梯导轨垂直度是电梯安全、舒适运行的一项重要性能指标,对电梯导轨垂直度的测量贯穿于电梯安装和维护的整个阶段。传统的检测方法费时费力,效率低。为了实现电梯导轨检测的自动化和智能化,本文提出来一种检测电梯导轨垂直度的全新检测原理,克服了现有技术的不足,设计了一款能沿电梯导轨自动上下运行的检测机器人。此方法提高了检测效率和精度,节省了大量的人力、物力。本文首先介绍了电梯导轨垂直度检测的国家标准,详细分析了机器人的检测原理。依据检测原理,完成了机器人机械结构设计,利用相关力学理论进行了受力分析,最终选定了驱动和传动方案。并根据T型导轨的结构和材料特征,设计了多磁轮吸附机构,并利用磁导法进行了磁轮磁路的优化。设计了基于飞思卡尔(Freescale)单片机的控制系统。利用高精度倾角传感器测量倾角,采用光电编码器测距,应用无线数传模块对控制信息和采集信号进行无线传输。进行了控制系统的硬件电路设计,并根据控制方案进行了软件系统编程,实现了预定功能。为了验证检测原理的正确性,将所设计的检测机器人在实际导轨上进行实验。分别进行了导轨平放、斜放和垂直实验,用Matlab软件对传到上位机倾角和位移数据进行曲线拟合,以直观图的形式将导轨垂直度误差呈现出来。得到了预期效果,结果准确。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-13
  §1-1 概述  8
  §1-2 电梯导轨垂直度检测研究现状分析  8-12
    1-2-1 传统吊线法  8-9
    1-2-2 激光垂准测量法  9-10
    1-2-3 测量仪随轿厢运行检测法  10-11
    1-2-4 测量仪独立运行检测法  11-12
  §1-3 课题研究的主要内容  12-13
第二章 检测原理的分析  13-18
  §2-1 引言  13
  §2-2 电梯导轨垂直度误差国家标准  13
  §2-3 导轨安装及垂直误差表现形式  13-15
  §2-4 机器人检测原理分析  15-17
    2-4-1 检测要点分析  15-16
    2-4-2 检测原理分析  16-17
    2-4-3 检测精度的影响因素  17
  §2-5 本章小结  17-18
第三章 检测机器人的机械结构设计  18-32
  §3-1 引言  18
  §3-2 机身材料选择  18-19
  §3-3 机器人整体结构框架  19-22
    3-3-1 整体结构框图  19-20
    3-3-2 机器人受力分析  20
    3-3-3 驱动轮受力分析  20-21
    3-3-4 顶磁轮受力分析  21-22
  §3-4 磁轮吸附方式设计  22-24
    3-4-1 永磁材料的选择  22-23
    3-4-2 软磁材料的选择  23-24
    3-4-3 磁轮磁路设计  24
  §3-5 磁轮磁路的分析计算  24-28
    3-5-1 磁轮优化设计的可行性分析  24-25
    3-5-2 基于磁导法进行磁路的优化设计  25-27
    3-5-3 磁轮的封装  27-28
  §3-6 传动系统的设计  28-30
    3-6-1 传动方式的选择  29
    3-6-2 电机的选择  29-30
  §3-7 压紧机构的设计  30-31
  §3-8 本章小结  31-32
第四章 检测机器人控制系统硬件设计  32-43
  §4-1 引言  32
  §4-2 控制系统的组成  32-33
  §4-3 核心控制器的选择  33-34
  §4-4 倾角传感器信号输入电路的设计  34-36
  §4-5 步进电机驱动电路的设计  36-39
    4-5-1 步进电机的选择  36
    4-5-2 驱动器的选择  36-38
    4-5-3 电机驱动电路设计  38-39
  §4-6 光电编码器信号采集电路的设计  39-40
  §4-7 无线数传模块硬件电路的设计  40-42
  §4-8 本章小结  42-43
第五章 控制系统软件设计及实验结果分析  43-52
  §5-1 引言  43
  §5-2 倾角信号采集系统软件设计  43-44
  §5-3 步进电机驱动系统软件设计  44
  §5-4 光电编码器的信号采集系统软件设计  44-45
  §5-5 机器人检测重复性实验  45-47
  §5-6 机器人检测精度的实验  47-49
  §5-7 机器人以不同速度运行的实验  49
  §5-8 机器人在大倾角导轨上的运行实验  49-51
  §5-9 本章小结  51-52
第六章 总结与展望  52-54
  §6-1 论文研究内容的总结  52
  §6-2 展望  52-54
参考文献  54-56
附录 A  56-57
附录 B  57-58
附录 C  58-59
附录 D  59-60
致谢  60-61
攻读学位期间所取得的相关科研成果  61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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