FWM树脂粘度测量控制系统的研究

纤维增强塑料(FRP)制品在航空航天、化工等行业应用非常广泛,但在其制造过程(如,预浸料和挤拉等生产工艺)中,纤维缠绕机械(FWM)上树脂粘度的在线测量和连续控制一直都是实际控制工程难以解决的难题。提出的FWM纤维树脂粘度控制系统采用单筒式测量法和模糊控制技术对树脂粘度进行测量控制的方案,不但结构简单、编程调试方便、能显示控制曲线,而且,能通过人机界面随时改变粘度的设定值和模糊控制器的参数,极大地改善了控制的性能,达到了预期的效果。

高效全自动数控缠绕机的设计开发

随着新能源技术的不断发展,高压气瓶的生产需求日益增长,纤维缠绕成型技术则是生产高压气瓶过程中的一种关键技术.目前纤维缠绕技术在国内发展中依然面临着许多严峻的挑战,如由于有芯纱团自身原因导致纱线缠绕张力控制不均以及缠绕手腕运作时所需的驱动电机过多导致成本过高等问题.故该文以数控龙门式缠绕机为研究对象,设计了一种缠绕手腕装置,然后对纤维缠绕工艺进行优化,提出了一种往复式数控有芯纱团张力控制方法,并通过实验对龙门缠绕机器的性能进行验证.实验表明,经过改进后的缠绕机缠绕速度提升至150 m·min^(-1),缠绕小车运行速度提升至125 m·min^(-1).

复合材料弯管纤维缠绕路径和机器路径的CAD

提出用于缠绕弯管的纤维路径和机器路径设计的数学原理和方法 ,并开发了一套设计和制造复合材料弯管的CAD系统 该系统的主要功能如下 :(1)设计满足所有缠绕技术要求的稳定纤维路径 ;(2 )生成用于有限元分析的层叠网格数据 ;(3)生成用于四轴缠绕机的控制数据 ;(4 )纤维路径和机器路径的实时三维仿真 设计出的纤维路径不会产生打滑、架桥等现象 。

数控纤维缠绕机精密张力控制系统

主要论述了数控纤维缠绕机张力控制系统的设计原理、基本构成及其实现方法。在建立数学模型、研究力矩电机的工作原理、探讨PID控制算法的基础上分析了控制方案的可行性 ,并对张力传感器和力矩电机的标定方法以及主要性能指标 (静差率和波动率 )进行了分析。

速度差间接张力控制系统的建模与研究

针对光纤环缠绕过程中对张力控制系统恒定小张力、调整时间短、响应快的特点,基于速度差控制张力的原理,建立了以工业控制计算机和可编程多轴运动控制器为控制核心,交流伺服电机为执行元件的间接张力控制系统.并对精密张力控制系统及控制方法进行了分析,建立了PID控制器的闭环张力控制系统数学模型,对张力控制系统进行仿真实验,分析了控制方案的可行性.仿真实验表明,PID控制器在张力控制系统中响应速度较快,超调小,随着时间增加,系统稳态误差接近零,能满足光纤陀螺缠绕机对恒定小张力的要求,为张力控制系统的分析与研究提供了必要的理论依据.

基于深度学习的光纤收卷机器视觉自动检测技术

已有的光纤收卷检测方法的泛化能力和环境适应性均较差,无法应用于工业生产.提出基于深度学习的机器视觉方法对收卷过程中的收卷图像进行分类来解决光纤收卷问题.通过考虑光纤收卷时光纤间力的作用,建立了光纤收卷模型,提出了光纤收卷时排线机构的速度表达式.使用相机采集大量光纤收卷图片形成数据集,搭建并训练神经网络模型用于对收卷情况进行分类.通过实验验证,该方法对间隙状态的识别正确率在94.67%以上,叠线状态识别正确率为100%,检测速度高于实际生产绕线速度,是一种可以和控制系统相结合替代人工收卷并实现自动精密绕线的良好方法.

基于Creo和ADAMS的纤维缠绕机挂纱机构设计与仿真

通过对纤维缠绕机的结构特性和工作原理的概述,发现目前国内纤维缠绕机存在的问题和不足,然后根据实际生产需要在建模软件Creo中对气瓶纤维缠绕机自动挂纱机构进行设计与装配。利用MECH/PRO接口将挂纱机构模型导入ADAMS中,并对其进行了挂纱运动仿真,对几种常见型号的气瓶芯模进行模拟挂纱,获得了机构的运动特性。研究结果表明,所设计的纤维缠绕机自动挂纱机构满足多种尺寸的芯模挂纱设计要求,对解决目前国内纤维缠绕机存在自动化程度不高的问题有一定的指导意义。

五轴联动多功能微机控制纤维缠绕机控制系统的设计

本文根据纤维缠绕理论,从总体方案设计、基本性能、技术参数、实际运行效果、结构特点、计算机控制系统硬件和软件方面阐述了该控制系统在缠绕工艺及设备自动化方面的应用。

机械式缠绕机的三坐标机械联动控制分析

文中首次对机械式缠绕机实现三坐标机械联动控制进行了研究,提出了伸臂运动联动控制方案;并对控制参数进行了理论分析,确定了伸臂控制杆的有效长度和两固定挡块之间的有效距离计算方法,以及机构控制环链的布局方案;对伸臂控制丝嘴运动轨迹进行误差分析,提出了减小缠绕线型误差的调整方法。

五轴联动数控纤维缠绕机及其张力系统的设计

五轴联动数控纤维缠绕机的研制成功,对缠绕工艺而言是一次技术性的飞跃。在一些复合材料缠绕成型工艺的研究中,一项重要的内容就是对施加在纤维上的张力进行精准地控制,以防止缠绕制品因张力的不合适而引起制品变形过大,从而降低制品强度和抗疲劳性能,影响制品的质量。本文的目的是研发一种新型的五轴数控纤维缠绕机,通过对五轴联动数控纤维缠绕机的整体结构的设计,以及对缠绕机张力控制系统的工作原理的分析和研究,设计了五轴联动数控纤维缠绕机的张力系统。该系统采用曲线拟合的数学描述方法实现对张力传感器的标定,再通过复合滤波消除干扰。该缠绕机在实际的使用过程中,精确且稳定,制品满足使用要求。

基于PLC的多层玻纤缠绕机控制系统的设计

对贝尔公司的缠绕机结构做了功能需求分析,进行系统的硬件组成设计,多个PLC间采用主-从站无线通信;根据工艺流程编制顺序功能图,加热采用PID算法,完成HMI系统设计组态。该设计既满足玻纤缠绕机对不同口径塑料管的工况需求,也实现生产过程中的不停机换带。玻纤缠绕机在实际运行过程中,动作顺畅、便捷高效、可靠性高。

三轴纤维缠绕机自动控制系统的设计

根据纤维缠绕原理,分析了微机控制系统的组成、结构、功能及其软硬件的设计,并给出了控制参数的数学描述,叙述了系统的工作原理。

多工位数控纤维缠绕机的研究与设计

通过对已知的纤维缠绕机进行研究,并对其工作原理和结构特性进行分析,发现在当前的系统之中,存在纤维制品生产过程不连续、效率低下等问题,然后改进了纤维缠绕机,并制定出改进后的工作流程,设计出多工位纤维缠绕机成型结构,采用Solidworks完成了三维建模,并将处理完毕后的三维模型导入Workbench中进行仿真分析。在原有纤维缠绕机的基础上进行优化,采用了龙门式布局结构、机械手装卸芯模方案、床头箱动力分离输出装置、两列芯模交替协同作业等技术措施,既保证了结构的整体性,节省了人工成本,又提高了纤维缠绕机的自动化水平,使缠绕小车在机械手的协助下能够最大限度地实现连续缠绕生产,大大提高了制品的生产效率。同时对横梁进行响应曲面的优化设计以减少横梁的重量,节省了成本,并对纤维缠绕机的横梁进行静力学分析,判断设计是否合理。

化纤卷丝机变频控制器的设计

为了节能降耗、提高生产率和自动化水平,化纤卷丝机已广泛采用变频调速控制系统。在理论分析和仿真分析比较采用正弦脉宽调制(SPWM)和谐波注入脉宽调制(PWM)逆变器电动机传动系统中,基于逆变器开关损耗公式,设计和实现了一种开关损耗可计、额定功率250 W的化纤卷丝机变频调速控制器。采用增量积分分离式PID控制策略,实现了卷丝机吊杆升头平稳控制和运行中恒定张力控制,试验结果表明该卷丝机变频调速系统运行可靠,逆变器SPM模块的长期运行温升不超过50°C,可满足实际生产需要。

基于分布式光纤传感的变压器绕组变形检测与故障识别可行性研究

绕组变形是变压器内部的常见故障之一,传统的绕组变形检测方法均属于离线检测,且无法识别故障形式。针对以上问题,提出了基于分布式光纤传感的变压器绕组变形检测方法,研制了光纤复合式绕组模型,模拟局部鼓包、内凹和绕组松动等变形情况,利用布里渊光时域反射计(Brillouinopticaltimedomainreflectometer,BOTDR)测量光纤应变变化情况,最后通过极限学习机(extreme learning machine, ELM)对检测信号进行模式识别。试验结果显示:光纤在绕组中有一定的预应力,光纤应变曲线的变化对应不同的绕组变形形式,该方法对正常绕组和不同变形形式的绕组识别准确率均为90%以上。分布式光纤传感技术能够有效实现变压器绕组变形检测,为变压器绕组变形在线监测和故障诊断提供了新的思路。

浅析自动化连续化棉纺设备的特点和应用

为了解决招工难、留人难、设备配置及人员结构不良等制约纺织企业高质量发展的问题,介绍原棉异纤机、清梳联、粗细联、细络联设备包括细纱机长车、细纱自动落纱、细纱单锭智能检测以及自动络筒机的原理、优点与特点;从适纺性、智能制造技术、细纱自动接头技术以及机电气一体化等方面探讨棉纺设备的发展方向;分析不同工序联接的合理性,提出自动化设备提高运行效率的维护保养要求。指出:应用自动化、连续化、智能化设备是棉纺织企业转型升级的重要途径,有利于减少用工、降低工人劳动强度、改善生产环境,节能环保,进一步提高产品的产质量;不同工序联接时要结合生产实际,合理确定工艺技术路线;提高设备运行效率的前提是合理制定设备维护与保养制度。

高速永磁电机转子碳纤维护套的缠绕张力计算研究

表贴式高速永磁电机转子的永磁体不能承受高速旋转时产生的离心力,为此研究了一种特殊的大张力环向缠绕碳纤维护套,由于缠绕时张力的施加,这种碳纤维护套会在永磁体外表面形成一定的预压力,从而保护永磁体在高速旋转时不被离心力破坏。基于弹性力学相关理论,提出了计算缠绕张力作用下纤维层应力分布及其对永磁体预压力的方法。通过不同张力缠绕实验确定碳纤维缠绕工艺极限张力,以此为基础,分别采用解析法和有限元法计算了不同张力制度下的纤维层剩余应力,并在大张力缠绕电机转子实验中测试了纤维层提供的预压力。结果表明,解析法能较为准确地预测出碳纤维缠绕层的应力分布情况及其对永磁体的压紧力,且解析结果和有限元的误差很小,和实验测试结果的误差在可接受范围之内,所提出的大张力环向缠绕碳纤维护套可以满足永磁电机转子高速旋转的要求。

基于PLC的缠绕机低成本控制系统设计与应用

本文利用可编程控制器的多轴插补、高速定位功能,将继电-接触器控制的普通缠绕机,改造成为PLC控制的数控缠绕机,采用玻璃纤维预浸胶带分别进行纵、环向缠绕成型,并对纵向外移量、环向缠绕长度、排纱精度、缠绕张力及表面温度等参数进行测量与分析,并对利用该缠绕机缠绕成型的6台150容器进行水压爆破实验,得到水压爆破压强均略高于设计值,且离散较小,表明:利用PLC控制的缠绕机能够满足工艺要求,可以进行纤维缠绕制品的稳定生产。改造后的PLC控制数控缠绕机具有缠绕精度高、产品性能稳定、成本低、操作界面友好、设备运行稳定及可维护性好等优点,本文方法适合于机械式缠绕机的技术升级。

基于机器视觉的碳纤维编织过程纤维状态检测系统

针对碳纤维编织过程中人工未及时发现纤维异常而造成的机器长时间停机问题,设计了基于机器视觉的纤维状态检测系统。针对断纤状态先将正常纤维作为模板,采集图像作为待匹配对象,再利用去均值的NCC匹配算法计算二者的相关系数,实验分析得出当相关系数大于阈值0.8则为正常纤维状态;针对纤维缠绕状态先通过区域划分和图像分割的方式二次定位并提取导纱轮区域,再对该区域进行二值化后计算区域内黑色区域的面积占比,最后根据黑色面积占比实现对纤维缠绕状态的检测;通过分析纤维环状态的特点,对采集图像进行滤波处理、区域筛选、积分投影得到纤维状态的曲线图,最后分析得出,当纤维状态垂直方向投影的高度差大于60时则为纤维环状态。实验结果表明,该系统的算法对断纤检测的平均识别准确率为95.75%,纤维缠绕准确率为95.25%,纤维环状态准确率为93.50%,检测实验对纤维损伤的研究具有一定参考意义。

新型复合材料成型设备的进展

本文介绍了传统复合材料缠绕设备发展过程与制品应用范围,结合新型复合材料构件要求及应用特点,介绍了针对零度纵向缠绕时纤维稳定性及密实性较差开发应用纤维铺放机,针对缠绕设备低效率和低制造柔性开发应用机器人缠绕,针对缠绕工艺适应性开发应用纤维拉挤编织机。通过说明这些新型设备的应用,阐述了复合材料构件成型设备的发展趋势。