解耦式振动传输系统机电一体化建模与控制技术研究

工件定向与传输是实现制造业生产自动化的关键技术之一。振动传输是实际生产中最重要的一种定向与传输方法，广泛应用于电子元件制造等许多行业。随着我国工业自动化进程的迅猛推进，传统振动传输方式的不足越来越明显,其送料率低下，堵塞率高等问题已严重阻碍生产自动化进程。针对这一问题，本项目组于1998年首次提出解耦式振动传输（Decoupled Vibratory Feeding）概念，目前已得到国内外同行的认可，并在生产中初露锋芒。本项目拟针对解耦式振动传输系统的机电一体化建模与控制技术等问题进行深入研究，为该技术的大规模应用打下坚实的理论基础。本项研究中，拟将工件运动、料斗振动及电气驱动综合考虑进行机电一体化建模，对机械结构进行优化，并对相关控制技术进行深入研究，寻求激振波形、相位和频率的最佳组合，实现电能、磁能到机械能的高效转换，以获得最佳传输效果，为解耦式振动传输的标准化设计提供科学依据和保障。

工件定向与传输是实现制造业生产自动化的关键技术之一。振动传输是实际生产中最重要的一种定向与传输方法，广泛应用于电子元件制造等许多行业。随着我国工业自动化进程的迅猛推进，传统振动传输方式的不足越来越明显,其送料率低下，堵塞率高等问题已严重阻碍生产自动化进程。针对这一问题，本项目组于1998 年首次提出解耦式振动传输（Decoupled Vibratory Feeding）概念，并相继于2001年首次将解耦式振动传输装置与机器视觉、振动传感器以及计算机控制系统集成在一起，提出一种全新的智能化柔性振动传输系统（Sensor-based Flexible Vibratory Feeding System），目前已得到国内外同行的认可，并在生产中初露锋芒。.目前对于解耦式振动传输系统研究的核心问题主要在于对料斗的建模、结构优化和控制技术等方面，针对这些问题，本项目主要在以下几个方面进行了研究：.1.对解耦式振动传输系统进行机电一体化建模。机电一体化建模对象包含机械部件建模和电气部件建模。机械部件建模包含振动料斗建模和工件建模；电气部件建模包含电磁铁建模、功率放大电路建模和传感器建模。详细分析工件在料槽中的运动形式，并用C++对工件传输速度进行仿真计算。搭建了相关实验平台，实验结果验证了建模仿真的正确性。.2.详细阐述了振动料斗的振动参数和机械结构，根据共振原理，探讨了振动料斗机械结构的设计优化方案，并给出了主要参数的设计和计算方法。.3.驱动控制系统以料槽振幅为控制对象，由计算机DA转换卡产生正弦波经功率放大和半波整流后驱动振动料斗，传感器采回振动信号滤波后经AD采样输入到计算机，用PID算法补偿反馈控制振动料斗。整个系统实现闭环控制。.4．对不同激振信号的驱动效果进行研究，重点分析半方波、半三角波以及半正弦波这三种波形，并获得了最优激振波形。实验结果验证了仿真计算的正确性。.本项目经过三年的研究，已经成功将工件运动、料斗振动及电气驱动综合考虑进行机电一体化建模；成功对机械结构进行优化，并对相关控制技术进行深入研究；对激振波形、相位和频率的最佳组合，实现电能、磁能到机械能的高效转换以获得最佳传输效果做了大量研究，为解耦式振动传输的标准化设计提供科学依据和保障。此外，本项目还对机器视觉在振动传输系统中应用和圆盘式振动料斗底盘与侧壁切割装置进行了初步探索。