1。3课题的目的

设计自动支撑检测平台来解决大型船舶制造企业加工生产过程中的检测问题。该支撑检测平台在克服恶劣的加工环境上有明显的提升并能有效缩短检测周期，提高检测效率。

控制系统的设计开发不仅实现了钢板的动态智能支撑，而且实现钢板水火加工与钢板曲面检测的有机结合，从而将从总体上提高水火弯板的效率，为整个生产加工过程提供了便利。

1。4 本课题的主要研究内容

本文主要针对胎架的功能和使用情况，主要通过对控制系统的设计，来减少胎架支撑时的高度误差，提高工作效率，从而完成对控制系统的设计和优化。

（1）分析胎架的功能与操作需求，完成控制系统的设计：胎架的功能与操作需求：根据胎架的使用工况，服务对象，分析胎架的功能及操作需求，确定控制系统的基本功能要求；根据控制系统的基本功能要求，选择控制系统的类型以及控制元件，设计控制系统总体方案；根据控制系统总体方案编写控制程序；

（2）完成胎架控制系统的设计，并进行实际调试，对方案进行优化。

第二章  数控胎架控制系统总体方案设计

2。1 背景

因为受到自身加工工艺的影响，船体外板的制造的现场环境总是非常恶劣，无论是采用工人来进行手动加工还是使用工业机器人自动化加工，船体外板加工面上总是水火交融的场景，所以目前还没有对正处在水火加工过程中的船体外板的加工面进行检测的有效手段。目前造船行业主流的检测方法是对船体外板单次加工后的板形进行检测[8]。这种手段虽然精确，但是缺少对板型二次加工的预测数据，大大降低了生产效率和成功率。

2。2 支柱式胎架内部结构原理

数字胎架是由蜗轮蜗杆换向组和丝杠组成。三维结构如图2-1所示。

图2-1 支柱式胎架的内部结构

如图所示，蜗杆的转动经由蜗轮蜗杆换向组换向，转换成蜗轮的转动，由于蜗轮内圈有和螺纹丝杠配合的螺纹，运动传递到丝杠，带动丝杠转动。因为丝杠上键槽的存在，限制了丝杠的转动自由度，所以丝杠只能做上下升降运动，从而形成支柱作用。

为了应对突发状况，胎架还设计有“手动”和“自动”两种操作模式。手动模式由手轮带动蜗杆转动。而自动模式则是由步进电动机经带传动传递到蜗杆。此外还设计有一个可移动的皮带轮来控制皮带的张紧程度。

在胎架顶部还安装有压力传感器，当船体外办在支柱胎架上加工时，随着加工的进行，船体外板也在发生变形，压力传感器接受的信号也在变化。通过对信号的处理，判断胎架升降的高度。

2。3 控制系统概述

控制系统是指按照所希望的方式改变或保持机器或其他设备中感兴趣的量或状态的一种系统。控制系统的组成与三部分，分别是主体控制系统、客体控制系统和执行系统三部分。这三部分彼此之间相互协调，是被控对象达到所期望的某种稳定状态。控制系统是控制主体与被控对象之间的连接纽带，是整个系统的一个重要组成部分。

2。3。1 控制系统的分类

控制系统的分类有多种方法。

（1）按控制系统原理的不同，可分为开环控制、半闭环控制闭环控制。见表2-1。

表2-1 控制系统按系统原理分类

类型 定义 特点

开环控制 1。系统只根据输入量和干扰量控制

2。输出量对系统不产生影响