光學三維測量機畢業(yè)設(shè)計

第一章緒論引言伴隨計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息高速公路加緊了科技信息的傳播速度，產(chǎn)品生命周期越來越短。追求完美與個性化的消費需求使產(chǎn)品品種越來越多，批量越來越小，企業(yè)間的競爭不再只是質(zhì)量與成本上的競爭。而更重要的是產(chǎn)品開發(fā)速度以及上市時間的競爭，這種趨勢在二十一世紀頭將日趨強勁。因此產(chǎn)品的開發(fā)速度和制造技術(shù)的柔性和可移植性變得十分關(guān)鍵。迅速原型制造(RapidPrototyping，如下簡稱RP)技術(shù)就是在這種背景下產(chǎn)生的。RP技術(shù)綜合運用了計算機輔助設(shè)計技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)、材料科學和自動化控制等技術(shù)的發(fā)展成果，采用分層增材制造的新概念取代老式的去材或變形法加工，是現(xiàn)代最具有代表性的制造技術(shù)之一。迅速原型制造技術(shù)對所加工的零件的幾何形狀無尤其規(guī)定，可以將給定數(shù)據(jù)還原成實體模型，即它可迅速、精確地將設(shè)計思想變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛄慵?，以便進行迅速的評估、及功能測試，從而大大縮短產(chǎn)品的研制周期，減少開發(fā)費用，加緊新產(chǎn)品推向市場的進程。對于大多數(shù)產(chǎn)品，都可以在通用的CAD軟件上設(shè)計出它們的三維模型，求得對應(yīng)的數(shù)據(jù)，另首先我們還需要對原產(chǎn)品進行復制或仿制加工，或進行產(chǎn)品的二次開發(fā)，在某些狀況下由于存在多種原因的影響，如功能，工藝，外觀，使得相稱某些零件的形狀很復雜，無法用通用的措施在CAD軟件上精確的設(shè)計出它們的實物模型，并且整個開發(fā)周期長，開發(fā)成本高，因此有必要首先開發(fā)出一定比例的小的實物模型，如木模，蠟?zāi)５取７辞蠊こ?也稱逆向工程ReverseEngineering)應(yīng)運而生，反求工程是根據(jù)已經(jīng)有的實物樣件，運用3D測量技術(shù)迅速測得實物的數(shù)據(jù)點，反求出初始的設(shè)計意圖，包括形狀、材料、工藝等諸多方面。所謂“逆向工程”是相對于一般的先有設(shè)計意圖再進行設(shè)計然后再加工出實物的設(shè)計流程－順向工程而言。如圖1－1所示：逆向工程是目前用于產(chǎn)品開發(fā)和仿制加工的一種先進手段，是集測量技術(shù)、CAD技術(shù)、激光技術(shù)、材料技術(shù)和計算機控制技術(shù)等為一體的高新技術(shù)，它針對既有的工件（樣品或模型），運用3D數(shù)字化測量儀器迅速、精確的測得大量輪廓坐標點，并對這些坐標點進行去噪，匹配加以構(gòu)建，修改后輸入到CAD/CAM系統(tǒng)，生成NC的刀具加工途徑，或輸入CNC進行生成所需的模具，或者生成某種格式的文獻輸入到迅速成形機將樣品模型制造出來。1.1光學三維測量機的應(yīng)用與發(fā)展狀況三維光學測量機就是這樣一種設(shè)備，它可以將在三維物理空間中的被測物體復制到三維數(shù)據(jù)空間當中并進行重現(xiàn)，我們稱之為建立三維模型。這種能力使三維掃描儀擁有非常巨大的應(yīng)用前景。由于逆向工程技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和實用價值，因此，世界上重要工業(yè)國家紛紛投入巨款對此項技術(shù)進行研發(fā)和推廣應(yīng)用，他們無不站在二十一世紀世界制造業(yè)全球競爭的戰(zhàn)略高度來看待這一技術(shù)。目前該項技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機械零部件的迅速開發(fā)、汽車和飛機覆蓋件的迅速檢測和反求、迅速模具、醫(yī)療及康復工程、家用電器、工業(yè)設(shè)計、工藝品制作以及小朋友玩具等領(lǐng)域，獲得了巨大的經(jīng)濟效益。目前，國外不一樣測量原理的逆向設(shè)備已進入我國市場，如英國3D-Scanner企業(yè)、德國GOM企業(yè)以及美國、日本、比利時等國產(chǎn)品。國外設(shè)備雖然性能優(yōu)良，但價格十分昂貴，國內(nèi)企業(yè)，尤其是大量的中小企業(yè)一般很難有能力購置。并且國外產(chǎn)品并不能完全適合我國國情，還需本土化。課題組申請的省自然科學基金資助項目，可以從整體上減少逆向工程技術(shù)在我國的使用門檻，使國內(nèi)眾多的中小企業(yè)可以使用這種先進技術(shù)來提高產(chǎn)品開發(fā)能力和市場競爭能力。國外生產(chǎn)廠家采用多種方式大力推介他們的設(shè)備，如，德國GOM企業(yè)正在開發(fā)中文版三維測量軟件。形勢十分嚴峻,時不我待。盡快開發(fā)出提高我國制造業(yè)水平和自主創(chuàng)新能力的這一關(guān)鍵設(shè)備，是我們義不容辭的責任。近年來，華中科技大學、上海交大、西安交大、清華大學、南京航空航天大學、大連理工大學等高校也加強了對逆向工程技術(shù)的研究。華中科技大學生產(chǎn)了我國第一臺商品化激光線掃描臺式反求設(shè)備，北京天遠企業(yè)也推出了他們的產(chǎn)品。但總體上來看，國內(nèi)的逆向工程技術(shù)研究和設(shè)備研發(fā)還處在初級階段，設(shè)備品種單一，與國外先進技術(shù)相比尚有很大差距，遠沒有到達大面積推廣與應(yīng)用的水平。1.2設(shè)計研究的目的和意義逆向工程（ReverseEngineering）在老式的汽車，航空航天，通訊、家電、藝術(shù)品的迅速模具制造與檢測領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。它是一門集機器視覺、CAD/CAM、光學測量、數(shù)控、精密機械、圖像采集與處理、工業(yè)設(shè)計為一體的高新技術(shù)，是一種對模型進行仿型測量、CAD模型重構(gòu)、模型加工并進行優(yōu)化評估的設(shè)計措施。作為先進制造技術(shù)重要分支，已成為吸取、消化國內(nèi)外先進技術(shù)、實現(xiàn)產(chǎn)品迅速開發(fā)和創(chuàng)新的重要手段，可以防止走自行開發(fā)中的許多彎路，極大地增強企業(yè)的競爭能力。它針對既有的模型或樣品，運用3D數(shù)字化測量儀器，精確、迅速地測得其輪廓坐標，并進行三維CAD曲面重構(gòu)，在此基礎(chǔ)上再設(shè)計，實現(xiàn)產(chǎn)品“創(chuàng)新”。然后通過CAM系統(tǒng)，產(chǎn)生刀具NC加工代碼，控制CNC設(shè)備進行產(chǎn)品加工，或者送到迅速成型機將模型或樣品迅速制作出來。這一技術(shù)使產(chǎn)品模型得到精確的體現(xiàn)和再現(xiàn)，為產(chǎn)品的深入分析、優(yōu)化和制造確立了統(tǒng)一的對象。例如：在汽車車身等復雜覆蓋件的工業(yè)設(shè)計中，形狀獨特而復雜的自由曲面一般不能直接建立起CAD模型，而是以制件模型（如粘土模型等）或經(jīng)手工修改后的樣件為設(shè)計原型，此類零件具有非常復雜的自由曲面，其設(shè)計體現(xiàn)或數(shù)學模型的建立非常困難。不過，一旦重構(gòu)出自由曲面，并建立起CAD模型后，就可以以便地進行設(shè)計、有限元分析、模型修改、誤差分析和數(shù)控加工指令生成等。這就規(guī)定根據(jù)這些模型的表面測量數(shù)據(jù)，基于新的設(shè)計理念重構(gòu)汽車車身CAD模型（或新產(chǎn)品模型），并進行反復優(yōu)化評估，直到得到滿意的設(shè)計成果。三維掃描測量技術(shù)、設(shè)備和軟件是逆向工程的重要構(gòu)成部分。在產(chǎn)品迅速設(shè)計開發(fā)、迅速模具和復雜型面數(shù)控加工等方面都具有重要意義。1.3本文的內(nèi)容安排緒論重要論述逆向工程的概念，三維光學測量機在逆向工程中的作用以及它的應(yīng)用與發(fā)展，本次設(shè)計的目的及其重大意義。第二章首先簡介三維光學測量機系統(tǒng)的測量原理，測量機的特點，然后詳細簡介了控制系統(tǒng)的原理。第三章重要簡介三維光學測量機的整體設(shè)計法案。第四章重要描述機械部分的設(shè)計和某些硬件件的選擇，對對應(yīng)的硬件進行詳細的簡介。第五章簡介測量機的有關(guān)設(shè)計計算。第六章進行了全文總結(jié)以及對測量機的未來展望。1.4本章總結(jié)本章首先簡介逆向工程的發(fā)展背景，概念，三維測量機在逆向工程中的應(yīng)用狀況；隨即簡介了逆向工程中數(shù)據(jù)獲取措施和CAD建模措施，并將多種措施進行了簡樸比較；本次設(shè)計的目的、意義。最終對本次設(shè)計的整體安排進行了簡介。第二章光學三維測量機的測量原理2.1測量機的測量原理光柵投影攝影式三維測量儀是一種高速高精度的三維掃描測量設(shè)備，應(yīng)用的是目前國際上最先進的構(gòu)造光非接觸攝影測量原理。采用一種結(jié)合構(gòu)造光技術(shù)、相位測量技術(shù)、計算機視覺技術(shù)的復合三維非接觸式測量技術(shù)。與老式的三維掃描儀不一樣的是，該掃描儀能同步測量一種面。光線垂直照射被測物體表面，運動控制器通過驅(qū)動器控制步進電機帶動雙目面陣CCD實時地將被測物體的圖像送入圖像采集卡，圖像采集卡把采集到的數(shù)據(jù)信息送入計算機進行對應(yīng)的圖像處理后來得到三維的數(shù)據(jù)點云。其基本原理如圖2-1所示：2.2三維測量機的特點1、掃描速度極快：5秒內(nèi)可得到100多萬點，效率很高2、第三代的面掃描方式：每次掃描一種面，獲得整個面的三維數(shù)據(jù)，測量點分布密度極高且非常規(guī)則3、非接觸掃描：運用攝影式原理，進行非接觸式光學掃描，得到物體表面三維數(shù)據(jù)。并且適應(yīng)了柔軟、易變形物體的測量規(guī)定。4、精度高：運用獨有的測量技術(shù)，實際精度可達0.02mm5、大景深：掃描景深可達300～500mm，為國內(nèi)最高。適合景深較大物體掃描6、標志點自動拼接：可將多次測量成果自動拼接，掃描時物體可任意翻轉(zhuǎn)和挪動。通過對標志點的拼接加以生成多次測量數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)大面積掃描。減少了測量的死角。7、點云噪聲處理和修剪：可以對測量產(chǎn)生的噪音點進行修剪、剔除。8、對環(huán)境規(guī)定不高：環(huán)境光對該掃描系統(tǒng)影響不大，在大多數(shù)的環(huán)境下都能獲得高性能的數(shù)據(jù)9、便攜式設(shè)計：設(shè)備部件易拆易裝，以便帶至測量現(xiàn)場。10、測量輸出數(shù)據(jù)接口廣泛：測量所得的點云數(shù)據(jù)為ASC、VRML格式，可直接與Surfacer（imageware）、UG、CATIA、Geomagic、Pro／E、MasterCAM等軟件交互數(shù)據(jù)11、軟件性能良好：兼容Windows98／NT／／XP平臺，顧客易學易用，不需過多的培訓就可以純熟操作，兼容性好，簡便易學12、彩色掃描：不僅可以得到數(shù)字信息，還可以得到RGB彩色信息2.3控制系統(tǒng)原理簡介伴隨自動控制技術(shù)的發(fā)展，控制系統(tǒng)的種類越來越多，可以分為開環(huán)控制系統(tǒng)，半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)如圖2-2所示：計算機（可以包括多種控制器）根據(jù)所規(guī)定的進給速度和位移輸出一定頻率和數(shù)量的脈沖，這種脈沖信號往往是原則的TTL電平，驅(qū)動能力小，局限性以驅(qū)動電機，此時就需要對應(yīng)的功率放大器－－步進電機驅(qū)動電路把對應(yīng)的信號放大。每個脈沖驅(qū)動步進電機旋轉(zhuǎn)一種步距角，從而帶動絲杠，由絲杠帶動刀具、測頭等。由于步進電機的機械位移與輸入的脈沖有嚴格的對應(yīng)關(guān)系，而脈沖輸入的頻率則對應(yīng)電機的轉(zhuǎn)速，因此通過輸入脈沖數(shù)和頻率即可控制速度和位移。但開環(huán)系統(tǒng)沒有反饋裝置，計算機輸出一定的脈沖數(shù)，無法懂得步進電機與否丟步，絲杠與否移動到了指定的位置。因此這種系統(tǒng)只能靠機械和電機的精度保證，系統(tǒng)速度和精度都較低。閉環(huán)系統(tǒng)常用在精度規(guī)定較高的反求系統(tǒng)中，一種構(gòu)成位置環(huán)控制系統(tǒng)原理如圖2-3所示。當位置反饋信號從電機端部通過編碼器或者從絲杠端部獲得（如圖2-3虛線所示），間接測量執(zhí)行部件的實際位置為半閉環(huán)系統(tǒng)；當位置反饋信號從絲杠等執(zhí)行部件上直接測實際的位置或位移（如圖2-3實線所示）為全閉環(huán)系統(tǒng)。這種閉環(huán)或半閉環(huán)系統(tǒng)由于對實際的執(zhí)行部件的位置進行反饋，因此其位移精度高于開環(huán)系統(tǒng)。由圖2-3見閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)包括速度調(diào)整部分和位置調(diào)整部分，數(shù)控裝置進給的指令一般包括位移和速度兩個信息。為了使電機的輸出速度和位置跟隨速度和位置指令，系統(tǒng)設(shè)有速度和位置控制部分。速度測量一般用測速發(fā)電機或脈沖編碼器，隨時測得電機的實際轉(zhuǎn)速，與速度指令相比得到速度誤差信號，即可對電機的速度進行調(diào)整；位置反饋用一般脈沖編碼器或直線光柵尺，將測得的實際位置與指令位置比較的得到的成果即是位置誤差信號，根據(jù)其差值與指令進給速度的規(guī)定，按一定的運動規(guī)律進行轉(zhuǎn)換后得到進給伺服系統(tǒng)的速度指令。從掃描系統(tǒng)的特點，速度，精度，成本等方面考慮，我們選擇了半閉環(huán)控制系統(tǒng)，采用編碼器反饋回各軸的位置信息，然后再與設(shè)定值進行比較，將偏差信號作為誤差賠償信號，這樣的半閉環(huán)控制系統(tǒng)硬件比較簡樸，控制較以便，系統(tǒng)的精度介于開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)之間，精度符合我們規(guī)定。2.4本章總結(jié)本章首先簡介了三維掃描系統(tǒng)的工作原理，采用構(gòu)造光三角原理進行測量；接著簡樸簡介了控制系統(tǒng)的分類，簡介了開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)，并根據(jù)系統(tǒng)的精度規(guī)定和成本考慮選用了帶有編碼器反饋的半閉環(huán)控制系統(tǒng)，并符合三維光學測量系統(tǒng)的規(guī)定。第三章光學三維測量機整體設(shè)計方案3.1設(shè)計規(guī)定在繪制產(chǎn)品總裝圖和部件裝配圖時要注意設(shè)計的科學性和條理性。設(shè)計一種部件，其過程大體如下：首先，確定末端執(zhí)行件的概略形狀尺寸，然后，設(shè)計末端執(zhí)行件與其相臨的下一種功能部件的結(jié)合的形式與概率尺寸。若為運動導軌結(jié)合部，則執(zhí)行件一測相稱于滑臺，相臨部件一測相稱于滑座，考慮導軌精度，選擇并確定導軌的類型及尺寸。根據(jù)導軌結(jié)合部的設(shè)計成果和該運動的行程，直到基礎(chǔ)支撐件。在設(shè)計中，到處從實際出發(fā)分析和處理問題是至關(guān)重要的。從大處講，聯(lián)絡(luò)實際是指對工藝也許性的分析，在參數(shù)擬訂和方案確定中，既要理解當今的先進生產(chǎn)水平和也許趨勢，更應(yīng)理解我國的實際生產(chǎn)水平，使設(shè)計的機器能發(fā)揮最佳的效果。從小處講，指對設(shè)計的機械零部件的制造工藝、裝配和維修要進行認真的切實際的考慮和分析。學會使用設(shè)計手冊，對推薦的設(shè)計數(shù)據(jù)和各類原則要結(jié)合實際狀況取舍。通過設(shè)計實踐，理解和掌握結(jié)合實際、綜合思索的設(shè)計措施。3.2光學三維測量機的基本構(gòu)造分析1，主機機械系統(tǒng)（X、Y、Z三軸或其他）；

2，測頭系統(tǒng)；

3，電氣控制硬件系統(tǒng)；

4，數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)（測量軟件）；3.2.1設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容設(shè)計任務(wù)定位在光學三維測量機機械構(gòu)造及運動控制系統(tǒng)設(shè)計，其中機械部分的設(shè)計包括底座設(shè)計，重要承擔運動功能。設(shè)備部件易拆易裝，以便帶至測量現(xiàn)場，不受地區(qū)的限制；另一方面是滑道的設(shè)計，包括限位手柄、整體構(gòu)造的設(shè)計，重要使測量機的掃描頭可以實現(xiàn)y軸、z軸、繞z軸旋轉(zhuǎn)的運動功能，擴大其測量范圍。最終是測量機掃描頭的設(shè)計，包括內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計，重要是光柵電動平移臺的設(shè)計；第二，控制系統(tǒng)設(shè)計。3.2.2總體設(shè)計法案的確定方案擬訂為測量機機械構(gòu)造和控制系統(tǒng)的設(shè)計，其中重要是測量機的整體構(gòu)造定型；掃描頭沿y、z軸的運動，繞z軸的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計；底座支撐設(shè)計；掃描頭設(shè)計。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計。3.2.3光學三維測量機機械部分設(shè)計測量機的機械系統(tǒng)設(shè)計可歸類于機械制造裝備設(shè)計，可分為創(chuàng)新設(shè)計、變形設(shè)計、和組合設(shè)計三大類型，設(shè)計的過程隨設(shè)計類型而不一樣，其中創(chuàng)新設(shè)計的過程最經(jīng)典，可分為產(chǎn)品規(guī)劃階段、方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和施工設(shè)計四個階段。產(chǎn)品規(guī)劃階段的任務(wù)是明確設(shè)計任務(wù)，一般應(yīng)在市場調(diào)查與預測的基礎(chǔ)上識別產(chǎn)品需求，進行可行性分析，制定設(shè)計技術(shù)任務(wù)書。初步設(shè)計方案詳細化，技術(shù)設(shè)計階段是將方案設(shè)計階段擬訂的初步設(shè)計方案詳細化，確定構(gòu)造原理方案；進行總體技術(shù)方案設(shè)計；進行構(gòu)造設(shè)計；通過技術(shù)經(jīng)濟分析，選擇較優(yōu)的設(shè)計方案。（1）確定構(gòu)造原理放案根據(jù)初步設(shè)計方案，再充足理解原理的基礎(chǔ)上，確定構(gòu)造原理方案。其中包括決定尺寸的根據(jù)，如功率、流量和聯(lián)絡(luò)尺寸等；決定布局的根據(jù)等，決定和限制構(gòu)造設(shè)計的空間條件，。在上述的根據(jù)約束下，對重要功能構(gòu)造進行構(gòu)思，初步確定其材料和形狀，進行粗略的構(gòu)造設(shè)計。（2）總體設(shè)計總體設(shè)計階段的任務(wù)是將構(gòu)造原理方案深入詳細化。總體設(shè)計的內(nèi)容大體包括重要構(gòu)造參數(shù)、總體布局、系統(tǒng)原理圖、其他。（3）構(gòu)造設(shè)計構(gòu)造設(shè)計階段的重要任務(wù)是在總體設(shè)計的基礎(chǔ)上，對構(gòu)造原理方案構(gòu)造化，繪制產(chǎn)品總裝圖；提出初步的零件表及裝配闡明書。進行構(gòu)造設(shè)計時，必須遵守有關(guān)原則規(guī)范，充足考慮人機工程、外觀造型、構(gòu)造可靠和耐用性、加工和裝配工藝性等。光學三維測量機的構(gòu)造草圖如下：圖3-1光學三維測量機3.2.4控制部分設(shè)計光學三維測量機系統(tǒng)的控制部分采用PLC控制。本書以S7-200系列PLC為目的機型，簡介西門子PLC的特點，為此后更好地學習和掌握S7-300/400打下基礎(chǔ)。S7-200系列PLC作為西門子SIMATICPLC家族中的最小組員，以其超小體積，靈活的配置，強大的內(nèi)置功能，在各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。1.S7-200系列PLC的基本硬件構(gòu)成S7-200系列PLC可提供4種不一樣的基本單元和6種型號的擴展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示屏等。（1）．基本單元S7-200系列PLC中可提供4種不一樣的基本型號的8種CPU供選擇使用，其輸入輸出點數(shù)的分派見表3-1：表3-1S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元型號輸入點輸出點可帶擴展模塊數(shù)S7-200CPU22164—S7-200CPU222862個擴展模塊，78路數(shù)字量I/O點或10路模擬量I/O點S7-200CPU22414107個擴展模塊，168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點S7-200CPU22624162個擴展模塊，248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點S7-200CPU226XM24162個擴展模塊，48路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點（2）.擴展單元S7-200系列PLC重要有6種擴展單元，它自身沒有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴展I/O點數(shù)，S7-200系列PLC擴展單元型號及輸入輸出點數(shù)的分派如表3-2所示。表3-2S7-200系列PLC擴展單元型號及輸入輸出點數(shù)類型型號輸入點輸出點數(shù)字量擴展模塊EM2218無EM222無8EM2234/8/164/8/16模擬量擴展模塊EM2313無EM232無2EM23531（3）.編程器PLC在正式運行時，不需要編程器。編程器重要用來進行顧客程序的編制、存儲和管理等，并將顧客程序送入PLC中，在調(diào)試過程中，進行監(jiān)控和故障檢測。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡易型和智能型。簡易型編程器是袖珍型的，簡樸實用，價格低廉，是一種很好的現(xiàn)場編程及監(jiān)測工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠以便。智能型編程器采用計算機進行編程操作，將專用的編程軟件裝入計算機內(nèi)，可直接采用梯形圖語言編程，實目前線監(jiān)測，非常直觀，且功能強大，S7-200系列PLC的專用編程軟件為STEP7-Micro/WIN。（4）程序存儲卡為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫入PLC，也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲卡EEPROM有6ES7291-8GC00-0XA0和6ES7291-8GD00-0XA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。（5）.寫入器寫入器的功能是實現(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區(qū)的程序通過寫入器固化到程序存儲卡中，或?qū)LC中程序存儲卡中的程序通過寫入器傳送到RAM區(qū)。（6）文本顯示屏文本顯示屏TD200不僅是一種用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對某個量的數(shù)值進行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認的措施，最多可顯示80條信息，每條信息最多4個變量的狀態(tài)。過程參數(shù)可在顯示屏上顯示，并可以隨時修改。TD200面板上的8個可編程序的功能鍵，每個都分派了一種存儲器位，這些功能鍵在啟動和測試系統(tǒng)時，可以進行參數(shù)設(shè)置和診斷。2.S7-200系列PLC的重要技術(shù)性能下面以S7-200CPU224為例闡明S7系列PLC的重要技術(shù)性能。（1）一般性能，S7-200CPU224的一般性能如表3-3所示。表3-3S7-200CPU224一般性能電源電壓DC24V，AC100~230V電源電壓波動DC20.4-28.8V，AC84-264V（47-63Hz）環(huán)境溫度、濕度水平安裝0~550C，垂直安裝0~450C，5~95%大氣壓860~1080hPa保護等級IP20到IEC529輸出給傳感器的電壓DC24V（20.4-28.8V）輸出給傳感器的電流280mA，電子式短路保護（600mA）為擴展模塊提供的輸出電流660mA程序存儲器8K字節(jié)/經(jīng)典值為2.6K條指令數(shù)據(jù)存儲器2.5K字存儲器子模塊1個可插入的存儲器子模塊數(shù)據(jù)后備整個BD1在EEPROM中無需維護。在RAM中目前的DB1標志位、定期器、計數(shù)器等通過高能電容或電池維持，后備時間190h（400C時120h），插入電池后備200天編程語言LAD，F(xiàn)BD，STL程序構(gòu)造一種主程序塊（可以包括子程序）程序執(zhí)行自由循環(huán)。中斷控制，定期控制（1~255ms）子程序級8級顧客程序保護3級口令保護指令集邏輯運算、應(yīng)用功能位操作執(zhí)行時間0.37μs掃描時間監(jiān)控300ms（可重啟動）內(nèi)部標志位256，可保持：EEPROM中0~112計數(shù)器0~256，可保持：256，6個高速計數(shù)器定期器可保持：256，4個定期器，1ms~30s16個定期器，10ms~5min236個定期器，100ms~54min接口一種RS485通信接口可連接的編程器/PCPG740PII，PG760PII，PC（AT）本機I/O數(shù)字量輸入：14，其中4個可用作硬件中斷，14個用于高速功能數(shù)字量輸出：10，其中2個可用作本機功能，模擬電位器：2個可連接的I/O數(shù)字量輸入/輸出：最多94/74模擬量輸入/輸出：最多28/7（或14）AS接口輸入/輸出：496最多可接擴展模塊7個（2）輸入特性S7-200CPU224的輸入特性如表3-4所示。表3-4S7-200CPU224輸入特性類型源型或匯型輸入電壓DC24V，“1信號”：14-35A，“0信號”：0-5A，隔離光耦隔離，6點和8點輸入電流“1信號”：最大4mA輸入延遲（額定輸入電壓）所有原則輸入：所有0.2-12.8ms（可調(diào)整）中斷輸入：（I0.0-0.3）0.2-12.8ms（可調(diào)整）高速計數(shù)器：（I0.0-0.5）最大30kHz（3）輸出特性，S7-200CPU224輸出特性如表3-5所示。表3-5S7-200CPU224的輸出特性類型晶體管輸出型繼電器輸出型額定負載電壓DC24V（20.4-28.8V）DC24V（4-30V）AC24-230V（20-250V）輸出電壓“1信號”：最小DC20VL+/L-隔離光耦隔離，5點繼電器隔離，3點和4點最大輸出電流“1信號”：0.75A“1信號”：2A最小輸出電流“0信號”：10μsA“0信號”：0mA輸出開關(guān)容量阻性負載：0.75A燈負載：5W阻性負載：2A燈負載：DC30W，AC200WS7-200系列PLC是模塊式構(gòu)造，可以通過配接多種擴展模塊來到達擴展功能、擴大控制能力的目的。目前S7-200重要有三大類擴展模塊。pleasecontactQgiveyoumoreperfectdrawings5.4絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度：由《機械設(shè)計手冊》得平移物體的轉(zhuǎn)動慣量為：絲杠的轉(zhuǎn)動慣量為絲杠扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率為：顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率遠遠不小于1500r/min，因此，能滿足規(guī)定。5.5傳動精度計算絲杠的拉壓剛度：由以上的各條件可知最小機械傳動剛度為：最大機械傳動剛度：因此得到由于機械傳動裝置所引起的定位誤差為其中，F(xiàn)0為空載時導軌的靜摩擦力5.6本章總結(jié)本章重要簡介了電動機的有關(guān)內(nèi)容，絲杠的有關(guān)設(shè)計計算。第六章總結(jié)與展望6.1全文總結(jié)本次設(shè)計重要是光學三維測量機機械構(gòu)造及其控制系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)設(shè)計規(guī)定，便攜式設(shè)計：設(shè)備部件易拆易裝，以便帶至測量現(xiàn)場；可以實現(xiàn)橫向、縱向的任意調(diào)動；運用步進電機帶動光柵進行測量；工作的內(nèi)容總結(jié)如下：一、緒論重要論述逆向工程的概念，三維光學測量機在逆向工程中的作用以及它的應(yīng)用與發(fā)展，本次設(shè)計的目的及其重大意義。二、簡介三維光學測量機系統(tǒng)的測量原理，測量機的特點，然后詳細簡介了控制系統(tǒng)的原理。三、重要簡介三維光學測量機的整體設(shè)計法案。四、重要描述機械部分的設(shè)計和某些硬件件的選擇，對對應(yīng)的硬件進行詳細的簡介。1、繪制整體構(gòu)造草圖。2、底座、框架的設(shè)計。4、電動平移臺的構(gòu)造設(shè)計。5、掃描儀硬件的選擇及某些硬件的詳細簡介。五、簡介測量機的有關(guān)設(shè)計計算。6.2展望人們常常需要迅速的獲得物體表面的立體信息，將其轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C能直接處理的信息。三維光學掃測量機這一裝置將在許多領(lǐng)域可以發(fā)揮重要作用。工業(yè)制造業(yè)三維光學測量系統(tǒng)提供了一種迅速無接觸的迅速措施，能迅速測量物體的立體尺寸，可用于工業(yè)零件迅速在線測量、仿制、迅速制造系統(tǒng)、對特殊物體的測量等。二、影視娛樂業(yè)伴隨計算機圖形圖像技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機影視特技技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于影視、廣告業(yè)，到達了過去無法想想的特技效果，已經(jīng)成為高質(zhì)量影視、廣告制作不可缺乏的手段。要在計算機上完畢三維動畫，必須要有三維模型數(shù)據(jù)，這時就可以用三維掃描系統(tǒng)將演員、道具、模型等的表面空間數(shù)據(jù)輸入計算機系統(tǒng)中。三、文物保護三維光學測量系統(tǒng)能以不損傷物體的手段，獲得文物的三維信息、紋理、便于長期保留、再現(xiàn)，給文物復制帶來了很大的便利。四、藝術(shù)把該系統(tǒng)和數(shù)控雕刻機相結(jié)合，可以很以便地雕像。只要對對象進行一次掃描，就能獲得其表面的每個點的坐標數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)送入數(shù)控雕刻機，很快就能雕刻出逼真的雕像。五、醫(yī)學、整形、美容能迅速測量人體各個部分，寶庫奧牙齒、面部、肢體等的尺寸，對美容、矯形、修復、口腔醫(yī)學、假肢制作都非常有用。六、服裝 目前伴隨人民生活水平的提高，人們開始追求個性化服裝設(shè)計，三維光學測量系統(tǒng)可以迅速地獲得人體所有尺寸，輸入計算機，與服裝CAD結(jié)合，按照每個人的模型進行服裝設(shè)計，還可以直接在計算機上看到服裝設(shè)計效果，并且可以進行二次設(shè)計。 七、學術(shù)研究 伴隨技術(shù)的發(fā)展，圖形圖像科技工作者的研究逐漸從二維進入三維，三維光學測量系統(tǒng)可以給他們提供迅速獲取三維圖像數(shù)據(jù)的手段，為三維物體識別的研究提供以便。道謝參照文獻姜玉田主編畫法幾何及機械制圖，黑龍江科技學院技術(shù)出版社6沈忠主編機械設(shè)計，高等教育出版社第七版6李慶祥、王東生主編現(xiàn)代精密儀器設(shè)計，清華大學出版社3王紹竣主編機械加工工藝手冊北京：機械工業(yè)出版社1991成大先主編機械設(shè)計手冊，北京：化學工業(yè)出版社。1997徐立華主編機械制造工程學，北京：兵器工業(yè)出版社，1997盧秉恒主編機械制造技術(shù)基礎(chǔ)，北京：機械工業(yè)出版社，1999朱正心主編機械制造技術(shù)，北京：機械工業(yè)出版社，1999郭熾盛主編機械制造工程學，廣州：華南理工大學出版社，1997Anonymous.Rapidprototyping.FoundryManagement&Technology.Jan,131(1):81～82周儒榮《逆向工程與迅速原型制造》計算機輔助設(shè)計與造,,9:付麗琴,王長江.基于反求工程技術(shù)和迅速原型技術(shù)的產(chǎn)品迅速開發(fā).機械管理開發(fā),,2:41～42栗全慶等，實物反求工程