基于倾角检测的电梯导轨垂直度检测机器人的研究

论文摘要

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。

论文目录

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