2018基于PLC控制的隐形眼镜前弧车削设计

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　　摘 要：随着社会经济的发展，隐形眼镜生产中自动控制及精度较高的工艺当属车削工艺，其精度要求在0.01mm，本设计论文采用车削法，关键因素伺服电机控制其车削工件的进给量，精密控制其中心厚度，而眼镜的偏光度由机械部分决定。直径为12mm，高为5mm 圆柱型RGP 塑料扣料，在基弧车床上已经将基弧即内弧车削好，此设计是前弧车床将已经形成基弧的扣料分约5-10刀粗刀、2刀中刀、2刀细刀切削其前弧形成隐形眼镜镜片。
　　关键词：PLC 隐形眼镜 伺服电机 中心厚度
　　1 隐形眼镜的生产工艺
　　目前软性隐形眼镜的生产工艺有：车削法、离心浇铸法、模压法和混合工艺法。
　　1.1 离心浇铸法
　　优点：(1)重复生产性好，可大规模生产，成本较低。(2)表面光滑。
　　缺点：(1)在低度数时不够挺，操作较困难。(2)不同的配戴特性，由直径和屈光度决定配适，矢高由屈光度决定。(3)有时新镜片上有没有聚合完全的残余材料，使配戴者感觉不舒服。(4)镜片表面带电荷，易吸附蛋白质，易粘连。(5)内表面成抛物线形，与角膜三点接触，低对比度视力较差。
　　1.2 模压法
　　优点：(1)表面平滑、坚固，边缘薄。(2)重复生产性好，成本低。(3)内表面成球形，低对比度视力良。
　　缺点：(1)聚合缺陷会使镜片表面粗糙，易损坏。(2)表面带电荷，易吸附蛋白质，易粘连。(3)寿命短。
　　1.3 车削法
　　优点：(1)表面不带电荷，不易粘连，不易吸附蛋白质。(2)由于更挺，故更易操作。(3)内表面呈球形，低对比度视力良好。(4)球面镜片，视觉更稳定，更清晰。(5)使用寿命更长。(6)没有参数方面的限制，可按验配员要求订做任何镜片，完成复杂设计.
　　缺点：产量低，成本高。
　　1.4 混合工艺法
　　镜片的一表面用离心浇铸法或模压法，而另一表面用车削法制成;综合了两者的优点。
　　2 电气元件选型
　　2.1 主要电气元件
　　(1)PLC：控制核心，编写了大量的控制程序，检测输入传感器、按钮的执行指令，再控制所有的执行元件;(2)人机界面HMI ：用于与PLC交互数据，控制，操作、显示等功能;(3)伺服电机：接收来自PLC发来的脉冲数控制工件进给量，车削的精度与深度均有此决定;(4)刀头旋转直流电机，带动刀头以一定角度旋转而切削工件;(5)主轴直流电机：功率24V/90W，带动工件以8000-12000r/m速度高速旋转;直流电机转速3000r/m，变比1：4;(6)工件位置检测电机：工件车削前该电机会带动检测传感器下行以测试工件位置;(7)输入传感器等检测元件：电机极限位、Home位;(8)其它丝杆等机械结构，这里不再介绍。
　　2.2 PLC
　　PLC 可编程控制器简称(program mable logic controller)。
　　采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
　　2.3 交流伺服电机选型
　　伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。
　　选用松下A5系列伺服电机，编码器的线数为20位，2^20=1048576，所以伺服电机分辨率为1/1048576，但实际应用可设定nP/r(脉冲每转)，则实际分辨率等于1/n(n1048576)。
　　伺服是该系统的控制核心，设定的控制方式为脉冲+方向，伺服电机旋转的角位移通过丝杆转换成线位移，最终达到控制切削厚度与镜片的中心厚度。
　　伺服设定2000p/r，同步带轮变比5：1，丝杆导程2.0mm，从而10000p/2.0mm，即5000P/mm，5P/um;即伺服旋转一周，工件的线位移为0.4mm。
　　2.4 工业触摸屏 HMI
　　触摸屏主要特点可概括为以下几点：(1)透明，透明将直接影响触摸屏视觉效果，因此，要通过材料科技来解决透明问题。红外线式触摸屏和表面声波式触摸屏只隔一层纯玻璃，透明效果较好。其它类型触摸屏一般由多层复合薄膜构成，透明效果稍差。(2)触摸屏在物理上是一套独立的绝对定位系统，即你选择了哪一项就直接触摸到那，不需要第二个动作。相比之下，鼠标则是一个相对定位系统，当需要光标移动到某个地方时，首先要知道现在在何处，然后确定往那个方向走，每时每刻要给用户反馈当前所在位置。绝对定位系统要求每次触摸点的数据通过校准数据转为屏幕上的坐标，因此同一触摸点输出的数据应该稳定。否则，触摸屏不能保证绝对坐标定位，坐标定位不准是触摸屏严重问题。从技术原理上分析如果同一触摸点每次采样数据不同，这种现象称为漂移。具体表现在当你点击一个你在屏幕上看到的位置，反应出来的结果却偏离了你的位置，这种现象就是漂移，又称为指定位功能故障。理论上讲，触摸屏幕都具有一些漂移，但正常情况下漂移量微小，可以忽略。电容式触摸屏具有一定漂移现象。(3)检测触摸并定位，各种触摸屏技术都是依靠各自的传感器工作，有的触摸屏本身就是一套传感器。各自的定位原理和各自所用的传感器决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。根据检测触摸装置的工作原理，常用的有四类触摸屏：电阻式、电容式、红外线式和表面声波式。
　　2.5 电气元件BOM表
　　如表1。
　　3 绘制电气图
　　电气图运用Eplan P8.0应用软件绘制，Eplan作为电气计算机辅助设计时代的先锋。
　　自1984年以来，EPLAN一直是为电气规划，工程设计和项目管理领域提供智能化软件解决方案和专业化服务的全球标志型电气应用软件界。
　　4 自控流程图
　　流程图(Flow Chart)：使用图形表示算法的思路是一种极好的方法，因为千言万语不如一张图。以特定的图形符号加上说明，表示算法的图，称为流程图或框图。
　　流程图是流经一个系统的信息流、观点流或部件流的图形代表。在企业中，流程图主要用来说明某一过程。这种过程既可以是生产线上的工艺流程，也可以是完成一项任务必需的管理过程。