西交大 大作业 光机电一体化控制技术
机电一体化大作业模板
新疆农业大学机械交通学院机电一体化系统设计课程（设计）论文题目：姓名与学号：指导教师：年级与专业：所在学院：课程评分：二零一二年月日棉花异性纤维检测技术的研究综述【摘要】本文介绍和分析了目前为止绝大多数对皮棉中异性纤维检测的研究。
这些研究从棉花杂质的几何、物理和成分官能团光谱特性入手，应用可见光机器视觉、红外波段光谱图像和断层X 光摄影等检测技术，采用数字图像处理和化学计量学分析方法，分类识别各种皮棉杂质。
关键词皮棉，异性纤维，检测前言我国采摘棉花大部分是人工摘拾。
这样对异性纤维的控制很不利。
由于棉农对异性纤维的危害认识不足，采摘交售棉花时习惯用编织袋装棉花、用有色的或非棉线绳绑扎棉袋口等。
在采摘、装棉、晒棉、运棉和售棉等过程中,难免混入叶子、铃壳、种皮和异性纤维等杂质。
严重影响了棉纺厂的产品质量。
异性纤维是困扰纺织企业的一大难题．每年纺织企业都要投入大量的人力、物力、财力进行人工挑拣。
显然，在纺织清理和加工的每个环节，研究快速检测原棉中杂质，减少并消除它，这对于提高加工质量和效率是非常必要的。
1.原棉杂质检测的主要手段在检测棉花中叶子，茎皮，秆和异性纤维等杂质时，可以从其基本物理特性入手，例如颜色、形状、大小、密度、表面密度和重量等；也可以从其化学成分方面入手来识别这些杂质，比如荧光效应和官能团光谱特性等。
在具体方法上，对杂质的检测有机器视觉（可见光波段）、X光断层摄影、红外波段光谱或图像和紫外荧光光谱或图像等；在对杂质定性和定量分析的方法上，主要有固定线性判别式、聚类算法、贝叶斯学习算法和贝叶斯加权K均值聚类算法等数字图像处理方法。
根据以上皮棉杂质检测技术的特点，从原理上可分为基于图像技术的杂质检测研究和基于分光技术的杂质检测研究。
一些典型的研究见表1。
表1 棉花杂质检测研究的文献整理类型范围检测设备杂质类型检测率识别率（％）文献静态国内显微近红外成像无色塑料、黄麻、编织袋、白头发丝、白羊毛、猪鬃—郏东耀等人，2004[1]多光谱成像无色塑料、黄麻、编织袋、白头发丝、白羊毛、猪鬃—郏东耀等人，2005[3]反射成像15种典型异性纤维—杨文柱等人，2009[4]透射成像白色或无色杂质：纸片、尼龙、编制带、黄麻、白头发—郏东耀等人，2005 [9]透射成像异性纤维，没有特指95%识别率李碧丹等人，2006[10]紫外荧光成像白色丙纶丝，纸张；色泽较重的异性纤维；毛发的识别99；100；50％罗德坡等人，2007[11]静态国外反射成像非棉纤维杂质（植物性杂质）与重力分析之间的相关系数0.82 Taylor. 1990[12]类型 范围 检测设备 杂质类型 检测率识别率（％） 文献反射成像植物性杂质：皮杂、杆、叶子和碎叶杂质分类。
机电一体化技术的发展及其在现代农业中的应用
机电一体化技术的发展及其在现代农业中的应用摘要：机电一体化技术在农业机械中的应用，有助于提高农业机械的效率和生产力，减少农业机械对环境的影响，实现农业机械的智能化调度和管理，提高生产效率和管理效益。
随着科技的不断进步和创新，机电一体化技术在农业机械领域的应用，有助于实现农业机械系统的集成化、自动化，提高机械控制精度、远程监测和控制水平，助推我国农业农村现代化。
关键词：现代农业；机电一体化；应用引言机电一体化是一种综合性的新兴学科。
将机械、电子、光学、微电子及其他科技结合起来，农业机械化是现代农业发展的必然趋势，可以有效地提高农业生产的效率，降低劳动强度，并能促进农业技术的发展。
为实现农业现代化，增加农民收入，需要对农业生产技术进行持续改造，机械的集成是推动农业机械化、智能化的关键技术。
在农业生产中，农业生产成本下降，改善产品质量和产量，增加产品的附加价值。
1机电一体化技术概述机电一体化最早出现在20世纪中期，是由日本研究人员发现，当时日本经济正处于高速发展阶段，由于科学技术不断发展，这项技术被逐渐普及到各个国家，受到各国政府高度重视，相关专家对其进行深度研究，将机电一体化应用到日常生产中。
同时，机电一体化是由可控性驱动元件、计算机技术、控制技术和信息处理技术等组成，是一种新型智能化机械系统，主要包括动力组成要素、运动组成要素、结构组成要素、智能组成要素和感知组成要素等环节。
在机械日常生产过程中，很多企业都相继建立自动化生产线，如雷沃自动化生产线，进一步推动拖拉机的智能化制造。
同时，通过利用数字化仿真技术，对制造过程中各环节进行定量描述，如制造系统、制造工艺、制造装备和产品性能等环节，能让农机工艺设计向科学推理进行转变，从而加强机械产品的智能化制造水平。
因此，在进行要素能量转换时，工作人员要建立有机系统，能有效提高机械产品生产效率[1]。
2机电一体化技术在现代农业中的应用对策2.1现代农业监测技术的应用为便于操作人员可以直观地了解农业机械的各项性能，能够及时了解农业机械的工作状况，将机电一体化技术广泛地应用于农业机械仪表系统，根据不同的农用机械，筛分的种类和级别也有较大差别。
光机电一体化
肝脏组织。
3D打印技术的前景
一本名为《经济学人》的杂志曾经将这种技术 列入第三次技术范围。“伟大发明所能带来的 影响，在当时那个年代都是难以预测的， 1750年的蒸汽机如此，1450年的印刷术如此， 1950年的晶体管也是如此。而今，我们仍然 无法预测，3D打印将在漫长的时光里如何改 变这个世界。”
光机电一体化产品的组成
光机电一体化产品的组成包括4个部分，本体 结构、传感器、控制器、驱动装置。
如果把光机电一体化产品比做一个人，则计 算机就是它的头脑，传感器就是它的五官， 软件就是使躯体（机械本体）能发挥效能的 手段，所以，光机电一体化产品就是具有头 脑和五官，能够感知外界环境的变化，并根 据这种变化作出响应的机器或机构。
柔性化，智能化
光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意 图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、 调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自 动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序、 指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换 产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变 化趋向“软件化” 和“智能化”。
3D打印简史
1986年，Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。 1993年，麻省理工学院获3D印刷技术专利。 2019年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打
印机。 2019年，市场上首个高清晰彩色3D打印机Spectrum Z510由ZCorp公司
研制成功。 2019年11月，世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。 2019年6月6日，发布了全球第一款3D打印的比基尼。 2019年7月，英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。 2019年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞
光机电一体化课程教学模式的探索
一
光 机 电一体 化 课程 地位
光机 电一体化结合了机械和微 电子技术 ， 现代化的 自动 生产设备可以说都融合了光机电一体化技术 ， 可见该课程在 职业教育 中具有举足轻重的地位 。笔者通过项 目 课程改革 ，
最终 获得 成 功 。 四 结 束语 职业教育培养 的不是一心只读圣贤书的学生 ， 用什么去
第三 ，“ 双元制”职业教育模式。德 国的职业教育实行 “ 以职业 为基础 ， 学生预就业为前提”的 “ 双元制”职业教 育模式 ， 校企联合办学 ， 在职业教育的整个过程中，企业要 承担整个学习培训四分之三的课时。 较之国内企业参与较少 的职教现状 ， 学生的就业 目标更加明确，同时采用类似于高 校委培模式的 “ 预就业”模式 ， 有利于学生在工作中发现 问 题 ，在学习中解决问题 ，促进了学习主动性。
教育 中去 ， 往往只是提供一个实训的场所 ， 对学生将来成功 就业与否影响甚少 。 针对上述现状 ， 笔者在教学过程 中就潜 移默化地灌输工学结合 的重要性 ， 让学生明白真实的工作环 境对于职业教育的重要性 ，指导他们在参加工学交替期间 ， 把发现的问题 ， 解决问题的方法记录下来 ， 写成与专业相应 的工学交替报告。毕竟企业才是实现他们人生价值 的地方 ， 只有对新技术 、新发展 ，反应敏锐 ，才能具有就业竞争力 ，
学园 Ｉ Ｘ Ｕ Ｅ Ｙ Ｕ Ａ Ｎ
２ ０ ｑ ４年 第 ４期
光机 电一体化课程教学模 式的探索
王光祥 无锡 交通 高等职业技 术 学校
【 摘 要】 本文通过光机 电一体化课程项 目的改革 ，坚持 “ 以人为本”的原则 ，应用基于工作任务 的项 目课程设计，强 化工学结合的教育理念 ， 模拟 岗位职业环境 ，启发学生 自主解决 问题 的能力 ，以就业为导向， 有效提高 了光机 电一体化课程
《机械控制工程基础》课程教学大纲
《机械控制工程基础》课程教学大纲一、课程基本信息1．课程编号:MACH4008012．课程体系/类别：专业类/专业核心课3．学时/学分：56学时/3学分4．先修课程:高等数学、积分变换、理论力学、电工电子技术、机械设计基础、大学计算机基础、高级程序设计5．适用专业:机械大类专业(包括机械工程、车辆工程、测控技术与仪器、能源与动力工程和工业工程）二、课程目标及学生应达到的能力《机械控制工程基础》是西安交通大学机械类专业的一门专业核心课程，主要授课内容是运用现代数学知识、自动控制理论和信息技术来分析、设计典型机电控制系统。
旨在培养学生运用科学方法和工具来解决机械工程基本问题的系统分析设计能力、综合创新能力。
本课程的主要任务是通过课堂教学、计算机仿真实训、实验教学等教学方式,使学生掌握实现机械系统自动控制的基本理论；学会典型机电系统的数学建模、运行性能分析和系统设计、校正与补偿等基本知识和基本技能;具有基本的机电控制系统分析设计能力，以及对复杂机械系统的控制问题进行分析、求解和论证的能力，并了解机械控制领域的新理论和新技术,支撑毕业要求中的相应指标点。
课程目标及能力要求具体如下：课程目标1。
掌握机械控制系统的基本概念和组成原理,具备自动控制原理与系统的基础概念；掌握典型机电传动单元与系统的数学建模方法；掌握机电系统的时域和频域分析设计校正方法。
（毕业要求中的第1)课程目标2。
培养学生对机械控制工程中复杂问题的分析能力，能够对复杂机械控制系统进行分析、设计，并能够采用相关软件进行模拟仿真,能够构建实验控制系统进行分析研究，具有研究和解决机械控制工程问题的能力。
（毕业要求中的第2、4）课程目标3.初步了解机械系统常用的控制方法，以及现代控制和智能控制的原理，了解机械控制理论的现状与发展趋势.培养学生运用机械控制工程领域新技术新方法对复杂机械工程中的系统控制问题进行理论分析、实验研究的能力.(毕业要求中的第4）三、课程教学内容与学时分配）四、课程教学方法(一)课堂讲授（40学时）1．采用启发式教学，通过结合具体如机器人控制系统、机床运动控制系统、液压伺服控制系统等实例教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。
《光机电一体化》实训指导书
光机电一体化实训考核装置实训指导书目录第1章光机电一体化实训考核装置 (1)1.1外观 (1)1.2概述 (1)1.3实训项目 (2)1.4配置 (2)1.5配置清单 (3)1.5.1PLC及变频器选配表 (4)1.6技术参数 (4)第2章光机电一体化实训考核装置机构说明 (5)2.1整机工作流程 (5)2.2工作原理 (5)2.3送料机构 (6)2.4机械手搬运机构 (7)2.5物料传送和分拣机构 (8)2.6气动原理 (8)2.7气缸电控阀使用 (10)2.8传感器应用说明 (12)2.8.1 常用传感器的使用说明 (12)2.8.2 磁性开关的使用说明 (12)2.9触摸屏说明 (13)2.9.1 软件的安装 (13)3.0制作一个简单的工程 (22)4.0通信设置 (33)第3章光机电一体化实训考核装置电气电路说明 (34)3.1电气电路组成 (34)3.2三菱PLC主机、变频器 (34)3.2.1 端子接线图 (36)3.2.2 三菱PLC控制原理图 (37)3.2.3 三菱I/O分配图 (38)3.2.4三菱变频器操作 (39)3.2.5 变频器操作面版说明 (40)3.2.6 参数设置方法 (41)3.2.7三菱变频器参数设置 (42)3.3欧姆龙PLC主机、变频器 (43)3.3.1 端子接线图 (44)3.3.2 欧姆龙PLC控制原理图 (45)3.3.3 欧姆龙I/O分配图 (46)3.3.4 欧姆龙变频器操作 (47)3.3.5 欧姆龙变频器参数设置 (49)3.4西门子PLC主机、变频器 (50)3.4.1 端子接线图 (51)3.4.2 西门子PLC控制原理图 (52)3.4.3 西门子I/O分配图 (53)3.4.4 西门子变频器操作 (54)3.4.5 西门子变频器参数设置 (57)3.5松下PLC主机、变频器 (58)3.5.1 端子接线图 (59)3.5.2 松下PLC控制原理图 (60)3.5.3 松下I/O分配图 (61)3.5.4 松下变频器操作 (62)3.5.5 松下变频器参数设置 (65)附录A 装配图 (66)附录B 进线接线图 (72)第1章光机电一体化实训考核装置1.1 外观1.2 概述光机电一体化实训考核装置，由铝合金导轨式实训台、典型的机电一体化设备的机械部件、PLC模块单元、触摸屏模块单元、变频器模块单元、按钮模块单元、电源模块单元、模拟生产设备实训模块、接线端子排和各种传感器等组成。
机电一体化大作业
新疆农业大学机械交通学院机电一体化课程（设计）论文题目： _______________________________________________ 姓名与学号： _______________________________________ 指导教师： _________________________________________ 年级与专业： _____________________________________所在学院：机械交通学院______________________ 课程评分： ___________________________________________零—年十二月十二日目录摘要目录,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1第一章绪论1.1 概述................................ (1)第二章传感器在机电一体化系统中的作用及地位2.1 机器人用传感器. (1)2.2 机械加工过程的传感检测技术 (2)2.3 汽车自动控制系统中的传感技术 (2)第三章机电一体化系统中传感器的选择3.1 数控机床对传感器的要求 (3)3.2 位移的检测.......................... (3)3.3 位置的检测...................... . (4)3.4速度的检测.................. .. (4)3.5 温度的检测......... .. (4)第四章我国传感器技术的发展趋势4.1 与国外的差距.................... .......................................................... (5)4.2 今后的发展趋势..................... .. (5)总结............. ................................................................... . .6参考文献........................ .. (7)传感器在机电一体化的应用【摘要】在机电一体化系统中，传感器处系统之首，其作用相当于系统感受器官，能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境考验，是机电一体化系统达到高水平的保证。
《激光设备控制技术》课程标准
《激光设备控制技术》课程标准课程代码：学时：48 学分：3一、课程的地位与任务“激光设备控制技术”课程是光电制造与应用技术专业（五年一贯制）开设的一门3学分的必选专业基础课，该课程为激光设备中机械部分的控制知识和技能而设置的，重点讲述低压电气设备与控制系统，PLC控制，伺服控制，数控技术，光机电系统控制案例。
本课程是光电制造与应用技术专业的理论实践教学课程，旨在提高学生的专业基础理论与设计水平。
通过本门课程综合性的学习，让学生了解激光设备中机械部分控制的整体结构、总体设计和，初步掌握简单的、典型的光机电系统机械部分控制的基本技能。
二、课程的主要内容和学时分配1. 课程的主要内容课程的基本内容：低压电器，交流电机控制。
PLC基本单元和定位单元硬件、PLC基本单元和定位单元的基本指令和定位指令及激光加工编程。
步进电机及驱动器、伺服电机及驱动器和激光加工伺服控制。
数控系统和G指令 M指令及激光数控加工编程。
第1章激光设备低压电气设备与控制系统1.1 低压电气控制设备1.2 电机基本控制线路1.3 变频控制器1.4 激光电源中电气控制应用1.5 激光冷却设备控制1.6 典型控制系统电气分析第2章激光设备PLC控制2.1 PLC基本控制单元2.2 PLC基本指令2.3 PLC基本指令编程2.4 PLC定位单元2.5 PLC定位指令及编程2.6 PLC编程开发软件2.7 PLC在激光设备中应用实例第3章激光设备伺服控制3.1 伺服系统3.2 直流电机与驱动3.3 步进电机与驱动器3.4 步进电机及驱动器在激光焊接系统应用实例3.5 伺服电机与驱动器3.6 伺服电机及驱动器在激光设备应用实例3.7 激光切割机XYZ轴伺服控制系统3.8 激光设备电气控制图阅读与分析第4章激光设备数控技术4.1 计算机数控硬件系统4.2 PA8000数控系统指令及编程4.3 G代码指令介绍4.4 M代码指令介绍4.5 参数编程指令4.6 PA8000数控系统在激光加工设备中使用4.7 激光加工设备中数控编程2. 学时分配三、课程的基本要求1．本课程注重学生对光机电系统机械部分控制的基础设计能力培养；2．采取理论教学和实验相结合的方式以增强课程学习的理实性；四、课程的实践环节安排实验一三相异步电动机正反转运行控制实验二三台电动机顺序启动控制实验三 PLC编程实验四使用PLC控制三相异步电动机正反转运行实验五使用PLC控制步进电机实验六数控指令编程实验七数控参数指令编程五、推荐教材和主要参考书《激光加工设备电气控制》杨晟主编电子工业出版社，2014。
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西南交通大学远程与继续教育学院
大作业考试试卷
课程名称：光机电一体化控制技术
课程代码：136800
考试说明：
一、问答题（本大题共4小题，每小题25分，共100分）
1.简述为什么在机电一体化系统设计，需要进行机电一体化系统建模和仿真分析；并说明模型建立的两种基本方式和其主要特点；在模型的数学描述上，离散系统和连续系统的数学模型分别采用哪种方法来描述？
答，机电一体化系统中，机械系统，电子系统已经其他系统之间的连接往往是通过传感器或换能器，将被测物理量（位移，速度，加速度，声波，液压）等信号转换为电压或电流，系统在给定条件下，完成一定的功能。
因此，从结构上，系统复杂。
与所有系统一样，无论在系统设计还是分析，都需要进行实验研究，以确保功能得以实现，各系统之间工作协调，信息交流通畅，执行可靠。
因此，在实验前，需要进行系统的描述，即建立系统模型，以便于从分析该模型得出整个系统的性能，功能指标。
利用模型进行实验，获取所需要的信息，这一过程称为模拟和仿真。
即通过模拟来达到对真实系统的了解和分析。
从而减少费用，降低风险，并提高整体性能。
建模的方式通常被分为两大类，物理模型和数学模型，物理模型是以系统间的相似原理为基础建立的。
包括系统按比例缩小的实体模型。
数学模型是用数学符号描述系统的数学表达式，系统属性由变量表示。
可以通过计算机方式
进行仿真。
2.阐述传感器的指标及选取原则；说明传感器模拟信号采集过程中应该注意哪些问题；并阐述数字系统和模拟系统的各种特点和主要区别点？
答：选取指标和原则：
1)：测量范围（量程）
–进行传感器的选择时必须考虑传感器的测量范围。
在选用时应使测量范围稍大于实际测量范围;
–全量程简称FS
2)：线性度
要求传感器的输出-输入是线性关系，并能准确无误地反映被测量的实际值。
3)：分辨率（最小感量）
–传感器能够在输入信号中监测到的最小变化量；
–传感器的一个非常重要的静态性能指标，将直接影响到传感器的应用，选择时要特别注意。
4)：灵敏度
–灵敏度又称传感器系数，对于线性传感器，其灵敏度k为：
5)：误差（稳定性、零漂、温漂、随机误差）
–被测量指示值与真值之间的差即为误差，它是传感器最基本的一项性能指标。
6)：滞后（迟滞、死区、重复性）
–指在相同的工作条件下，传感器在正、反行程期间输出-输入曲线不重合的程度。
其滞后度为：
–传感器的滞后和温度漂移、零点输出等反映了传感器的机械或电气部分不可避免的非线性缺陷。
7)：工作环境条件
传感器手册一般给出了具体传感器的形状尺寸、性能参数、输入阻抗、输出阻抗和工作温度范围、湿度范围、适用的测量场合等工作环境条件（参数），满足这些要求将直接保证传感器的各项性能指标在规定的误差范围之内。
（2）模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度，或频率，或相位随
（3）区别：①模拟系统自动化设计工具少，器件种类多，实际因素影响大，其人工设
计成分比数字系统大的多，对设计者的知识面和经验要求高。
②由于客观环境的影响，模拟电路、特别是小信号、高精度电路以及高频、高速电路的实现远不可能单由理论设计解决。
它们与实际环境、元器件性能、电路结构等有着密切关系。
因此在设计模拟系统时，不单单是设计电路（单元电路设计），还要选用正确的元器件，设计实现电路结构，如印刷板设计，才能达到设计要求。
（第四和第五模块）
3.阐述在光机电一体化系统中，若要进行控制器设计，一个数字控制器的主要设计方法？并说明为什么数字控制系统应用得越来越广泛？请列举出在实际应用中最常用的几种可以作为控制器的硬件平台？以及他们各自的应用特点（场合）；
（1）三种方法：
1：仿真设计
2：离散设计
3：状态空间设计
（2）广泛的原因：
⏹数字控制器抗干扰能力强；
⏹数字控制器调节维护方便；
⏹数字控制器更便于远程调节和控制；
⏹数字控制器的具有较为规范标准的实时模式；
⏹数字控制器可以增加更多的增值功能，如通信，故障诊断
⏹最主要的一个有点在于。
软件赋予了数字控制器灵魂和功能。
4.如何将一个模拟机电控制系统改造成为一个数字机电控制系统，在改造的过程中，分别要注意哪些关键问题？
答：改造过程：
•首先要确实数字化过程和数字系统架构；
•根据应用现场选择可以采用的数字控制器；
•选择适合的传感器，主要是根据需要选择后，设计传感器接口电路；
•确定采样方案和采样过程，采样通道，精度，采样周期等；
•进行硬件设计或选型；
•建立被控对象的模型，按模拟对象，根据控制指标，设计模拟控制器或逻辑流程；
关键问题：
•离散化数字化控制器设计（或逻辑控制设计），得到控制率差分方程（或逻辑流程）；
•开发数字控制器软件及系统相关软件；
•软件，硬件集成和调试，测试；
•形成一套完整的包含软硬件控制器的数字系统。