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机械原理自动化范文1
能源动力行业是国民经济发展的重要基础行业，是国家“节能减排”战略的主战场。该行业涵盖学科多，支撑面广，国际竞争日益激烈。天津大学机械工程学院针对行业特点，以激发学生学习与创新热情为出发点，创新性地提出了“熔炼互激”的教育理念，并建立了协同多元教育资源培养能源动力类“国际化、高素质、创新型”人才的“三五三”教育体系，培养视野开阔、基础扎实、综合素质高、创新能力强的行业急需人才。成果实施4年以来，学生培养质量整体显著提升，毕业生的综合能力素质受到用人单位高度评价，成果的教育理念和模式辐射到浙江大学、吉林大学等国内10所知名高校和2家知名企业，辐射作用显著。
针对“传统”专业学生学习兴趣不浓、创新能力不足、专业认知不清晰等问题，如何有效激发学生学习与创新实践热情？新形势下，如何配置和融合多方位教育资源，培养行业所需要的国际化、高素质、创新型人才？天津大学以激发学生学习与创新热情为出发点，提出“熔炼互激”的教育理念，并建立了协同多元教育资源培养能源动力类“国际化、高素质、创新型”人才的“三五三”教育体系，培养视野开阔、基础扎实、综合素质高、创新能力强的行业急需人才。
成果解决教学问题的方法
实施“熔炼互激”理念，激发师生热情
在课程、实习和实践教育环节，组建由国内外教授、讲师、研究生、学生和工程师等多层次人员构成的多元互动式教育场景（称为“熔炉”）。例如在“传热学”课程教学中，以“竞标团队”形式建立由海内外教授、讲师、研究生、本科生和工程师构成的多元化课程团队。在实践教学中，如学生车队，以“虚拟公司”和“项目小组”等形式构建跨专业、跨年级学生组成的多元化项目团队。通过多形式、多阶段的考核评估以及营造群体竞争氛围等措施，推动师生共同面对实际问题的挑战，频繁地交流、讨论、咨询、汇报、评价，即“熔炼”作用;全体参与者相互学习、撞击、锤炼与激励，最大限度地获得教育和成长，达到“互激”状态。
构建“三五三”教育体系，支撑培养目标
学科教育委员会协调国家和教育部重点实验室的科研资源、内燃机和地热产学研联盟的产业资源和内燃动力引智基地的国际资源，组织为三大教育资源。构建项目制课程、科研实习、企业实习、国际视野拓展、群体创新实践等五大教育板块（图1），协力培养“国际视野、高素质、创新”等三大能力素质。构建成三大资源和五大教育板块相互促进、相互补充、共同发挥作用的“三五三”教育体系。重点实施项目制课程、群体创新实践和国际视野拓展等改革，推动三大教育资源汇集于五大教育板块，为人才培养目标提供多方位、多层次支撑。建立课程改革、教育质量反馈等21项制度以及学生实践教学管理信息平台，从人员落实、资源到位、过程规范、效果评价等角度，保障教育体系的可持续运行和不断完善。
修订培养方案，实施5项教改计划
项目制课程改革计划：分批次选择专业课，改革教学大纲。以3种典型的项目实施模式，开展基础课程改革（见表1）。以项目为牵引，建立不同规模的项目团队，采取个人和团队表现相结合以及分阶段、多形式的考核方式，强化“学以致用，创新实践，沟通协作”意识。
表1 项目制课程改革方案
群体创新实践计划：给一年级新生宿舍发放内燃机，举办以宿舍为单位的拆装竞赛。组织二至四年级学生建立方程式车队，按照虚拟设计公司运行，参加全国比赛。个人和团队表现计入实践学分。
国际视野拓展计划：聘请20多位海外学者，建立5个国际化教学团队，建设专业课，开设13门选修课和讲座。暑期邀请海外教授，面向全国大学生举办暑期国际学校。选拔优秀学生赴海外游学。
科研实习计划：组织重点实验室每年招聘30-40名三年级本科生，加入课题组进行科研实习，实习评价作为保研和考研面试参考。
企业实习计划：建立8个国内企业实习基地和3个海外企业实习基地，组织二、三、四年级本科生以多种形式参加企业实习。
建立组织管理机制，保障可持续运行
组建教育委员会及6个工作组，制定21项管理制度，落实学分认定、人员到位、资源配置、过程规范、效果评价。通过在校生、教师、毕业生和用人单位等四层次反馈，实现全过程监督和反馈，确保教育体系的稳定运行和不断完善。
成果的创新点
提出了激发学生主动学习和创新热情的“熔炼互激”教育理念
传统教育一般为“老师教，学生学”的“二元主从式结构”，学生常常处于被动地位，兴趣不浓，热情不高。“熔炼互激”理念改变了传统的教育场景和教育模式，学生从被动的受教育者变为教育过程的主动参与者和贡献者。以技术竞标团队、虚拟设计公司和项目小组为主要形式的多元化熔炉，拉近了职业场景。一大批学生在履行“总经理”“总工程师”和“项目经理”等岗位职责时，表现出高度的责任心和自豪感，有效激发了学生学习和创新的热情。在“熔炉”中，教师的作用更多表现为营造“熔炼互激”的氛围，教师和工程师参与的热情也得到激发，维持了“熔炼”的“热度”，确保了“熔炼”的可持续性。
提出了协同多元化教育资源培养“国际化、高素质、创新型”人才的“三五三体系”
成果突破了传统的教育资源和教育体系范畴，将学科牵头的内燃机和地热产学研战略联盟、内燃动力111 引智基地、国家重点实验室/教育部重点实验室等三大资源有效纳入本专业的教育体系。设置项目制课程、科研实习、产业实习、国际视野拓展、群体创新实践等五大教育板块。在每个板块的教育“熔炉”中，汇集相应的教育资源，实现资源的协同。在教育委员会的组织下，实施五项教育改革计划，协力培养“国际视野”“高素质”和“创新能力”等三大能力要素。
成果的推广应用效果
学生受益显著，综合素质整体提升明显
本专业四届12个班级400余名学生培养质量整体显著提升。50%进入国内一流大学深造，10%直接被世界一流大学录取深造，30%-40%被国内外龙头企业和院所录用。100余人获得全国大学生“节能减排”竞赛、“挑战杯”等奖励。6名同学以第一作者发表国际一、二区期刊论文6篇，单篇最高影响因子达4以上。
对参加传热学课程的130余名在校生和30余名毕业生抽样调查表明，90%以上的同学感受到该课程明显促进了对基础知识的理解和掌握，98%以上的同学认为自己的演讲、沟通、团队协作能力得到显著提升，部分同学还提到这将是自己大学生活“永生难忘的记忆”。
天津大学北洋动力FSAE方程式赛车队参加了4届赛车比赛，成员来自能源与动力工程、自动化、工程管理等30余个专业600余人。车队以虚拟公司方式运作，获得2010年度最佳组织奖，2013年度设计、营销、加速等成绩排名进入前10%。
全国20余所高校的1000余名学生参加了天津大学举办的4期暑期国际学校，拓展了国际视野。
毕业生受到行业用人单位高度认可
2013年12月，对一汽、上汽、长安、长城、广汽、潍柴、玉柴、联电、德尔福、中科院广州能源所等21家国内外大型企事业单位进行了本专业毕业生13项能力素质指标问卷调查。结果表明，在基础知识的掌握、创新能力、适应社会的能力、团队领导能力、解决复杂问题的能力及对事业/公司的忠诚度等13个方面均表现优异。应届毕业生受到用人单位的渴求，供需比连续四年超过1∶6。
成果示范效果显著，受到知名高校的认可和使用
浙江大学、山东大学、湖南大学、吉林大学、北京理工大学等10所高校，借鉴和运用本成果的培养模式和教育理念，改革成效显著，受益学生达3100余人，其中300余人次在“挑战杯”“节能减排”“FSC”等各类比赛中获奖。
参与企业多方面受益
天津松正公司和JohnDeere公司全程参与了“传热学”课程改革，参与的工程师深受教育和启发。学生项目给出了很多有价值的基础数据和设计方案，为公司工程机械和电动汽车热管理系统的工程开发提供了重要参考。
机械原理自动化范文2
关键词：楼宇自动化 楼宇智能化 电气自动化
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0001-01
伴随着社会经济和科学的飞速发展，信息技术几乎与人们的生活密不可分，这也预示着人类的生活水平得到了明显的提高，随之而来的是人们对生活质量的要求也就更高了。虽然电话、手机、电脑等已经相继进入人们的家庭生活，但是人们又提出了现代住宅智能化的要求[1]。住宅智能化主要是为人们提供一个安全、舒适、怡人的生活环境，其主要体现在家庭办公自动化当中。
1 楼宇自动化的系统设计原理
楼宇自动化系统设计内容主要包括新风机组、通风机组、给排水系统、冷冻机设备、空调调节机组以及供配电的监视和控制[2]。除此之外，楼宇自动化系统集成处理还要保证安保系统、火警报警系统、自动控制系统等绝对正常，对于火灾的报警信号和报警数据要反映到楼宇控制室和消防控制室，做到了双重保险[3]。在我国，消防部门也有明确规定，自动控制系统和火灾报警要共同完成火灾报警自动控制，如果真的发生火灾，那么报警数据会经过联动系统，再通过广播的形式传播出去，这样就会更好的疏散人群减少人们生命财的损失。
在建筑专业能源设备管理学科等方面均涉及到了建筑节能的应用，其中，采暖和房建空调对调控室内温度起到重要的作用。选择合理的建筑装饰和布局结构可以达到节约能源减少浪费的目的，根据这个要求制定采暖和房建空调的运行方案。合理调节室内温度，减少浪费资源，通过相关数据表明，建筑的绝大部分能耗都取决于建筑节能设备，所以，在未来选择设备的时候，首先要考虑节能设备。在建筑能源管理中，有效应用自动化管理系统对实现我国能源先进技术起到推动作用。建筑能源管理自动化系统的主要功能有收集、处理、显示、储存，优化能源设备运行，辅助处理和故障预警等。全方位的考虑和研究建筑设计规划，多去探索建筑的影响因素，要建造理想的节能建筑，必须先考虑建筑布局、建筑材料等是否符合标准。根据设计场地的地形、地貌、地况采取合理有效地措施，充分的利用任何可以利用的资源，提高资源的利用率，把建筑节能设计这份工作发挥到极致。
2 楼宇自动化的应用――以排水系统为例
我国绝大部分建筑物的排水系统都是应用古老的设计方法，将排水指令归拢到强电专业去统一控制。根据水位的高低污水池中的液位计会自动发出信号，这样统一控制污水的配电盘就会控制污水的启动或停止。在污水监控系统运行中楼宇自动化系统的应用起到了不可忽视的作用，不但可以有效地监测污水泵的参数变化，也可以观察其运行状态。对于驱动设备，如水泵这样的排水设备，通过热继电器的辅助触点和监测断路器，监控系统可以判断电机是否运行、短路或发生超负荷故障，通过液位传感器，监控系统还可以监测污水池的液位变化，并清楚的了解排水监控设备是否损坏。如果机械设备哪里有损坏或者出现故障需要维修时，监控系统就会及时并准确的报告机械出现故障的部位，明确发生故障的原因和类型，及时的解除故障，从而使机械恢复正常工作[2]。
排水系统有功能如下：（1）跟踪监测污水泵工作情况，故障通知和手自动状态，发生故障时及时发出警告；（2）做到现场控制以及远程操作；（3）控制污水泵是否工作；（4）根据污水水量操作污水泵，污水过量及时报警以防外流；（5）建立了良好的系统间通信网络；（6）监控界面显示的彩色图形，记录各种报警、状态、参数、历史数据等。
楼宇自动化系统采用集散控制系统，以通信网络的形式转送不同信息工作，保护和监测被控制设备，从而达到完善控制体系，优化处理。楼字控制室计算机监控软件装有很多很先进软件的管理机器，它具有很强的通信功能。监测仪表控制分散之后，避免了机器与人联系困难，管理无法统一。把集中操作管理和分散控制思想充分的展现了出来，使人与机器更好的融合。
3 楼宇自动化控制的发展方向
智能建筑是由多个系统组合而成的整体，其特点为非单一性，结合了楼宇自动化、通信自动化等多个系统的优点，从而建造出一个环境舒适、设备功能全面和方便安全的生活空间。对建筑设备有效实施楼宇自动化可以优化其运行状况，减少建筑设备的消耗量，提升自动化设备的管理水平和增加自动化功能，减少运行费用，进而能够为人们提供更加满意的居住环境和办公环境，保证工作人员的办公效率，推动我国经济的发展。
与传统的楼宇建设相比现代楼宇自动化系统更加符合现代化建设的要求，现代楼宇自动化有效的保证系统与设备相互完善、共同发展，采用数字化系统实施监控，及时有效的将中心指令转送至整个系统，同时也实现了反馈信息至控制中心的准确性，从而实现了实时、持续、有效管理和控制整个系统的操作。除此之外，也会不间断的增加系统的联动性，控制与控制中心相连各个系统，从而实现各种预设方案，增加整个系统的可靠性与安全性，保证信息数据的准确性和完整性。
4 结语
本文通过对楼宇自动化系统设计原理进行分析，并以楼宇自动化在排水系统中的应用为例，为确定楼宇自动化发展方向提供了参考。因此，在生活中有效实现楼宇自动化可为人们的生活提供便捷、安全的环境，对推动我国建筑行业的可持续发展也具有非常重要的作用。
参考文献
[1] 白建国.智能建筑楼宇自动化综合管理系统的设计与实现[D].南开大学，2011.
[2] 杜东伟，张凯.楼宇自动化浅析及其应用探讨[J].科技与企业，2013（8）：76.
机械原理自动化范文3
引言
在国民经济的各个部门中，将系统工程的理论应用于管理，这就是国外当前广泛推行的所谓管理自动化系统。管理自动化系统的基本原理是应用经济数学方法和电子计算技术，通过一定的组织手段来自动调节和解决管理中的各种问题，对于项目工程来说，就是解决工程实现过程中的各种问题，例如方案决策，计划编制，生产的物质、技术准备，材料供应，质量控制，产品销售，财务核算，情报处理等问题，目的是提高社会生产的效果，降低成本，增加收入，实现管理的现代化和科学化。一般满足两个要求：第一，加速工程的完成和社会销售情报的交换和处理过程，及时根据需要制定与调节计划，第二，根据经济预测选择最优的方案决策，按消费要求的质量创造最大的经济价值。
一．电子自动化系统的应用
（一）物流工程自动化管理系统
电子标签是一种被称作“射频识别”的技术，简称rfid（radio frequency id）。利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。其最大的优点在于非接触、无需光学可视，完成识别工作时无需人工干预、适于实现自动化且不易损坏，可识别高速运动物体，并可同时识别多个射频卡，操作快捷方便等诸多优点，可以轻松满足信息流量不断增大和信息处理速度不断提高的要求，改变了传统的数据采集方法，它信息含量大，可以根据需要实时更改，简化了物流的中间环节，缩短了物流人工操作时间，其准确性和快速性越来越得到行业的认同。
物流自动化管理系统的功能分为以本文由收集整理下几个部分：1）射频识别系统，主要是输出和读入电子标签2）进货物识别系统，主要功能是根据电子标签读写器读取的电子标签上的信息，能正确判断出货物的相关信息，并可将这些信息与仓库物流中心管理系统进行交互；3）立体库货物的自动存储、提取，根据指令使机械手、轨道输送机将货送出；4）物流管理系统，主要分为：系统管理、出/入库管理、订单管理、发货计划、报表管理、查询、异常物流、数据维护及帮助。
（二）高速公路自动化电子收费系统
高速公路往往代表国民经济的发达程度和国家的发展情况，发达国家都有完善的高速公路网络和收费制度，保证运输的畅通无阻。我国已规划建设了基本的高速公路网络，但目前主要采用停车收费的形式，这种收费方式使高速公路的通行能力大大下降。智能交通系统在高速公路收费中的应用，即集计算机、信息、电子通讯等众多高科技手段于一体的自动化电子收费系统。该系统的应用，将会保持车速的连续性、减少交通延误，从而提高道路的通行能力。
自动化电子收费系统的基本原理是使安装在车辆上的车载装置通过无线通信与安装在收费口的收费装置进行信息交换，根据车载装置中保存的与收费相关的数据（车辆类型、账户信息等），即时计算并征收通行费用。电子收费系统用户的缴费方式有两种，一种是预先支付，另一种是事后支付。两种方式均需预先建立用户的账户信息，并存储于中心处理器。
（三）医疗机构电子自动化信息系统
随着生活水平的提高，医疗机构成为目前社会上比较大型的公益机构，是否能够高效运行对人们的健康有很大的影响。自动化信息管理系统建立医疗机构统一的信息诊断环境，为病人提供更好的服务，进行有效的医学分类管理，解决远距离管理、观察、诊断和交换医疗信息的问题。
（四）水利工程管理自动化系统
水利工程主要控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。也称为水工程。只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配，以满足人民生活和生产对水资源的需要。水利如果不能有效管理，整个国家都会面临巨大的危险。
二．电子自动化系统工作原理
自动化系统的功能一般包括：（1）数据采集和过程控制；（2）顺序控制；（3）报警时间处理和操作记录；（4）实时过程数据，图形或数据方式显示；（5）过程变量趋势显示；（6）生产数据模型图及动态数据更新；（7）维护管理；（8）数据库管理；（9）报表处理。为了实现自动化功能，具有工业控制能力，电子自动化一般工作于较强的网络。系统工作时通过生产现场的设备层、控制层与信息层的集成，实现控制与管理的数据通讯与共享；通过开发基于中间件技术的控制软件，将对生产过程的控制、监测能力随着网络的扩展而自然延伸，直至实现通过互联网络进行的异地远程监测与维护。
三．总结
机械原理自动化范文4
关键词 机器视觉；现代农业；应用；问题；展望
中图分类号 TP391.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）08-0335-01
Application of Machine Vision Technique in Modern Agriculture
WANG Wen-jing
（Department of Electronic Information，Foshan Polytechnic，Foshan Guangdong 528137）
Abstract The basic concepts，principle and system of machine vision were introduced.The application status of machine vision in modern agricultural production was discussed.Based on the analysis and research status at home and abroad，current problems and future direction of the development was proposed for machine vision applications in modern agriculture.
Key words machine vision；modern agricultural；application；problems；prospects
随着“在工业化、城镇化深入发展中同步推进农业现代化”这项重要任务在“十二五”规划中的提出，我国的农业有了迅猛发展，农业与自动化技术的研究和应用得到了高度的重视，但是与国外发达国家还有一定的差距。机器视觉技术是促进农业生产和管理自动化水平提高的一种高效的手段。目前，该技术在国内外农业领域的各个环节已经有了较大突破，如种子质量检测、田间杂草识别、植物生长信息监测、病虫害监测等。机器视觉技术不仅节约了人力、物力的消耗，而且提高了生产质量和效率。
1 机器视觉技术的基本概念、原理以及系统组成
机器视觉也称之为计算机视觉，是一种利用机器代替人眼进行观察、测量与判断的技术，首先利用摄像机获取目标的图像，然后通过计算机算法将图像进行数字化处理和颜色、形状和尺寸等的测量与判别[1]。
机器视觉系统主要由光源、摄像机、采集卡和计算机构成。摄像机通过光电传感器将被测物光形象转化为电信号，并且以图像的形式记录保存下来。图像采集卡是连接摄像机和计算机的纽带，主要作用是把电信号转化为数字信号，并将数字信号传输到计算机进行保存和处理。在实际应用中，为了能够获得高亮度和高对比度的图像，通常需要使用光源提供的灯光照明，以便图像的获取和处理。
2 机器视觉技术在现代化农业中的应用
2.1 在农业生产前的应用
进行种子质量检测。农作物种子质量的好坏对作物产品的优劣与作物产量的高低有着直接的影响作用，在农业生产过程中有着至关重要的地位。成 芳等[2]详细介绍了机器视觉系统的原理和发展动态，并且从系统软件、硬件和国内外研究现状等方面综合描述了机器视觉在种子质量检测中的运用。陈兵旗等[3]利用机器视觉技术对水稻种子进行了精选，首先提取长宽比和面积等特征参数，并建立有关稻种类型的数据库，进而对稻种类型进行判断，然后通过扫描线数和扫描线上黑白像素的变化次数来判断种子是否破裂，最后利用不同阈值提取的稻种面积差来判断稻种是否霉变。试验证明：该方法能对种子种类、发霉和破损情况等进行判断，具有较高的准确率。
2.2 在农业生产中的应用
2.2.1 作物生长信息监测。农作物的生长调控、缺素诊断、产量分析与预测都是以作物生长信息为基础和依据的，因此，通过机器视觉的方法对农作物的生长信息进行监测，成为当今机器视觉在农业中的研究热点之一。张云鹤等[4]设计了农作物茎秆直径变化测量系统，通过测量图像中作物茎秆直径像素数、图像中参照物直径像素数和参照物的实际直径求取作物茎秆直径。使用该系统对黄瓜茎杆进行直径测量，绝对误差在0.002 mm以内。王文静等[5]设计了一个基于机器视觉的水下鲆鲽鱼类质量估计系统。该系统利用机器视觉和图像处理技术对不同生长发育阶段的半滑舌鳎进行了检测，提取了鱼的面积、等效椭圆长宽比和圆形度因子等形状参数，并将各参数分别与质量进行数据拟合建立二维和三维维模型。试验证明：该方法能够较好地估计出生物的质量。
2.2.2 病虫害与杂草监测。病虫害和杂草直接危害着农作物的生长，如果没有得到及时的控制，会直接影响到农作物的质量与产量。因此，检测并获取害虫的分布情况、位置、生长情况等对农作物的生产具有巨大的意义。邱道尹等[6]设计了一个基于机器视觉的大田害虫检测系统，利用神经网络分类的方法对常见的几类害虫进行了分类。通过现场试验证明，该方法简单可行、识别率高。毛文华等[7]以国内外的研究为例，系统、详细地介绍了机器视觉在杂草识别中的研究和应用情况，分析了采用植物纹理、颜色、多光谱和形状等特征来识别杂草的理论根据以及存在的问题和难点。尹建军等[8]利用摄像机采集标定靶图像，根据摄像机的透视模型对图像进行处理，求出48个靶点质心的像素坐标，然后通过DLT最小二乘法建立摄像机隐参数矩阵。实践证明，该方法对杂草定位的误差在23 mm以内，能够满足杂草识别与智能化喷施的需求。
2.2.3 营养胁迫诊断。在农业生产管理中，由于缺素初期的作物和正常情况没有太大差别，很难被察觉和诊断，而利用机器视觉的方法能够比较及时、准确的判断，进而降低损失。
毛罕平等[9]在作物营养元素亏缺的识别和自动检测中，利用植物的叶片特征和遗传算法进行优化组合，挑选出能够用在分类器设计方面的特征向量。试验证明，利用二叉树分类法的模糊K近邻法对缺元素的番茄进行识别和测试，其误差在15%以内。张彦娥等[10]利用机器视觉技术和图像处理技术研究了一种温室黄瓜叶片营养信息检测系统，通过求取叶片含水率、含氮率与含磷率分别与各个分量之间的相关性；试验证明：该方法获取叶片颜色分量、亮度指标等参数，能够作为计算机视觉技术作物长势和作物营养信息监测的指标。
2.3 在农业生产中的应用
2.3.1 农业机器人。对农业机器人的应用主要利用机器人技术进行视觉导航技术的研究，是目前比较受关注的课题之一。视觉导航技术的研究为农业机器人的自动除草、施肥和施药等工作奠定了良好的基础。
周 俊等[11]在综合分析农田自然环境的基础上，提出了农业机器人视觉导航中多分辨率路径识别算法，并将色彩特征分析法应用于路径识别中，利用小波分析变化法进行边缘检测，结果表明，结合导航系统期望跟踪的路径特点分析可以比较准确的识别路径。安 秋等[12]通过AVR单片机的下位机来控制4个电机的速度和实现与上位机的串口通讯功能，提出了将线性扫描法和最小二乘法结合使用的思路，实现了农业机器人的视觉导航算法，使机器人能够在农作物之间行走。
2.3.2 品质分级。利用机器视觉的方法对农作物进行分级，可以减少主观因素的影响，并且为生产自动化的发展奠定了基础。
蒋益女等[13]对苹果质量等级识别的机器视觉检测技术进行了研究，对苹果图像进行梗蒂、缺陷识别后，提取目标区域，并求出纹理和几何特征参数等，并通过Pearson对参数进行相关性分析和SFFS对特征进行选择，去掉冗余的特征，最后使用KNN分类方法对苹果进行分类。试验结果表明，该识别方法对苹果等级识别与人工判别结果非常接近，可以推广到其他产品质量等级检测和识别。李江波等[14]对鲜香菇外部品质计算机视觉检测与分级进行了研究，首先对摄像机采集的图像进行预处理后，获取香菇菇盖的圆形度、最大直径、色调均值等特征参数对香菇进行分级。试验证明，利用BP神经网络法对香菇进行分级的准确度为94.2%。
3 存在的问题及未来的展望
随着机器视觉技术的发展和农业自动化水平的提高，机器视觉技术在农业中的应用研究越来越多，但是由于农作物形状的多样性、周围环境的复杂性、理论和实际的差异性等因素制约着机器视觉技术在农业中的应用发展。为了解决这些问题，笔者认为应从试验条件、系统硬件和软件设计3个方面着手。如在设置和模拟试验条件和硬件系统设计时，应多方位、全面地考虑到实际情况和国内外先进技术，使设计更加完善。在系统软件算法的开发阶段，需要将机器视觉和图像处理算法多与神经网络、人工智能等相结合使用，寻求出适用性强的新算法[15]。
在现代农业中引入机器视觉技术，不仅可以提高农业生产和发展的自动化水平，而且可以使人类从重复的劳动中解放出来，有着广阔的发展空间和应用前景。一方面，与人类视觉相比，机器视觉具有快速、非接触性、无损和准确的特点，可以提高农业生产效率，促进农业生产和管理自动化方向和发展。另一方面，计算机、自动化控制技术、机器视觉技术的进一步发展和综合集成，也将会为机器视觉在农业生产中的应用开辟新的空间。
4 参考文献
[1] 赵晓霞.计算机视觉技术在农业中的应用[J].科技情报开发与经济，2004，14（4）：124-125.
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[3] 陈兵旗，孙旭东，韩旭，等.基于机器视觉的水稻种子精选技术[J].农业机械学报，2010，41（7）：165-173.
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[5] 王文静，徐建瑜，吕志敏，等.基于机器视觉的水下鲆鲽鱼类质量估计[J].农业工程学报，2012，28（16）：153-157.
[6] 邱道尹，张红涛，刘新宇，等.基于机器视觉的大田害虫检测系统[J].农业机械学报，2007，38（1）：120-122.
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[13] 蒋益女，徐从富.基于机器视觉的苹果质量等级识别方法的研究[J].计算机应用于软件，2010，27（11）：99-101.
机械原理自动化范文5
关键词：PLC；教学问题；对策研究
随着工业自动化的不断发展，以微机处理器为基础的应用于工业控制领域的专用计算机技术──可编程控制器（以下简称PLC）技术应运而生，《PLC原理及应用》也因此成为了职业学校工科类专业一门重要的综合性很强的专业课程，其教学目标是：使职业学校的广大学生掌握PLC基本原理及其在自动控制系统中的应用，培养学生运用PLC改造传统继电器控制系统，维护和管理自动化生产线的基本技能，并为广大学生今后从事现代软生产线控制技术的应用与开发打下良好的基础。
然而，据笔者调查研究发现，目前职业学校《PLC原理及应用》课程教学普遍存在着以下四个方面的突出问题，为此，笔者根据几年来对本课程教学的实践与探索，在逐一分析这些教学问题的基础上，相应地提出了解决问题的对策和建议，以供广大教学同仁的参考。
问题一 教学基础比较薄弱
《PLC原理及应用》课程先修课程有：《数字电路》、《微机原理》、《自动控制原理》，所涉及的主要教学内容有：微机原理、计算机应用基础、数字逻辑、电子电路、低压电器、电气控制、闭环控制等。但由于各方面的原因，如因专业不同所致的课程开设时间先后不同和教学内容详略取舍不同，学生个体学习基础上的差异等，致使本课程学生学习基础不一，尤其是对于《数字电路》和《自动控制原理》这两门课程，很大一部分学生学习基础都较差，从而导致本课程教学基础薄弱，教学难度很大。
对策：淡化本课程中与先修课程联系紧密的以下纯理论性的教学内容，如：PLC系统物理模型；开关量、模拟量的采集和控制方法；PLC系统软件的编程；PLC通信原理和方法等。这样就既能回避教学基础薄弱这一客观教学现实，又能集中课时于PLC实践性教学内容，突出本课程“实践性”和“应用性”的教学特点，有利于实现本课程在职业学校的教学目标。但与此相反，凡涉及到与PLC实践性教学密切相关的先修课程中教学内容，如低压电器、继电器控制系统等，教师应该引起高度重视，新授前先给广大学生上好复习课，否则，学生就很难掌握将电气控制原理图转化为PLC梯形图的程序设计方法，很难掌握有关PLC外围电路设计知识以及安装接线等方面的操作技能，更谈不上形成能够根据工业现场的控制要求，利用PLC技术改造和革新传统继电器控制系统线路的能力。
问题二 教学重点把握不准
PLC产品种类繁多，发展很快，但目前还没有一本能与职业学校《PLC原理及应用》课程教学目标完全相对应的教材，有的教材内容与企业对PLC技术人才的需求严重脱节，有的教材所介绍的产品型号与学校教学设备很不配套，甚至还有一部分教材几乎编写成了某一种或某几种PLC产品说明书，章节不少，但涉及PLC编程方法和实际应用的内容却不多。我们教师往往还是根据教材逐章逐节地编写授课计划、教案和实训指导书，未能在PLC技术应用上突出教学重点，重视和加强诸如PLC指令及应用、PLC编程方法和综合实用案例实训等方面的教学，而将这门实践性很强的综合性课程──《PLC原理及应用》，在教学内容和教学模式上都过于“理论化”，因此难以实现本课程在职业学校教学目标。
对策：授课教师首先应该深入企业实际，了解企业PLC技术的发展及其对PLC技术人才的需求，再根据企业需求，参考多本教材，并结合学校设备的实际情况和广大学生学习特点，编写出能够体现职业学校《PLC原理及应用》课程教学目标的授课计划、教案和实训指导书，在授课计划上优先保证以下教学内容的课时（以占总课时的70%为宜）：PLC原理和软元件；基本逻辑指令及应用；典型单元程序及应用；编程软件的使用和编程方法；步进顺控指令及应用；常用功能指令及应用；综合应用案例实训。
问题三 教学方法呆板单一
《PLC原理及应用》课程具有多变性、综合性、典型性、实践性和实用性五大教学特点，在教学过程中，既有一般又有特殊，既有新授又有复习，既有理论又有实训，既有工作原理又有编程方法，既有典型单元程序又有复杂实用案例，同时职业学校的学生又是一个学习基础、习惯和动机差异很大的群体。这就决定了我们职业学校的教师一定要根据本课程不同教学内容及其特点，采取不同的教学方法，同时，无论是理论教学还是实践教学，我们教师还要努力做到因材施教，在如何充分调动广大学生学习积极性和发挥广大学生主观能动性上多下功夫。但调查研究发现，目前担任《PLC原理及应用》的很多教师采取的是“一言堂”和“填鸭式”的教学，势必也就造成了“言者津津，听者昏昏”的教学局面。
转贴于 对策：在《PLC原理及应用》课程教学上，尤其是PLC指令及应用、编程方法和实际应用等教学内容上，最适宜于采取双边互动式教学方法。为了搞好双边互动式教学，就要求我们教师在备课时把教材上静态的知识转化为课堂上动态的教学信息，并且在教学过程中要想方设法地创造出一个可以实现双边互动式教学的环境和气氛，通过创设情境、巧设疑问、共同讨论、动手实践等多种教学方式，有效地开展双边互动式教学。
同时还要围绕《PLC原理及应用》课程“多变性”的教学特点，注重基础，强化共性，即以一种型号PLC为主线，重点学习有关PLC共性的内容，如工作原理、波形图、指令含义、编程原理等。围绕《PLC原理及应用》课程“典型性”的教学特点，在PLC技术应用教学中，通过典型案例，如交通信号灯、小车往返送料等，实施案例教学法，提高学生运用基本知识分析和解决实际问题的能力。针对《PLC原理及应用》课程“应用性”的教学特点，引入项目教学法，要求学生运用PLC技术对工业自动化控制领域的实用控制系统，如机械手、电梯等，进行编程、接线和仿真调试，从而培养学生创新思维和综合职业能力。
问题四 实验实训教学急待改革
目前在《PLC原理及应用》课程实践教学上，由于我们教师所编写的实训指导书详尽有余，明明白白，加之所做的实验实训都是“简单验证式”或“机械重复式”方面的项目，在一定程度上为学生“依葫芦画瓣”提供了方便，学生在实验实训时只需要进行程序输入、线路连接等简单操作即可顺利完成。这种实验实训教学方法，目前已被我们教师广泛认可和采用，但至少我认为：没有问题的、不需学生动脑的实验实训是毫无意义的。对于与PLC技术应用密切配合的实验实训教学，教师只有指导学生运用PLC编程方法亲自编程操作，在实验实训中既动手又动脑，既能发现问题又能在教师启发指导下分析问题和解决问题，才能从本质上学好这门课程，从而最终实现本课程在职业学校的教学目标。
对策：首先在编写实验实训指导书时，我们教师应该根据企业对PLC技术人才的需求，结合学校实际设备情况，针对职业学校本课程教学特点和教学目标，在如何引导广大学生在实验实训中既动手又动脑上多下功夫。职业学校是一个学生学习基础、动机和习惯差异很大的群体，因此实验实训教学同样要做到因材施教，采取因人而异的分层教学，即按学生学习能力分组，确定每组不同的实验实训目标，从而使成绩好的和成绩差的学生在实验实训中，都能够得到相应的锻炼和培养。除要求学生在规定时间做完基本的实验实训项目外，还要安排一定量的选修实验项目和研究性课题，让广大学生自主选择，教师现场指导，或者督而不导，从而促使学生自主地分析在实验实训中所遇到的问题，写出实验报告交教师评判，师生共同找出问题的解决办法。对于大型的实训项目，如电梯、机械手等，还可以采取分工合作的教学形式，将全班同学分成不同的小组，由教师明确各小组在实训中的任务和目标，从而培养广大学生团结协作的职业素质和能力。
《PLC原理及应用》课程最重要的特点是“综合应用性”，因为一个实用的工业自动化控制系统往往是很复杂的，其中可能包括机、电、液、气等内容，而且还会因行业不同控制要求也有所不同。故在本课程的实践教学中，应把机械、电工、电子、液压、气动和计算机等知识与PLC技术进行有机地联系，扩大实验实训课时的比重，逐步加大学校相关设备的投入，如气动装置控制、模拟自动生产线控制、电子自动门控制、冲切设备自动控制、自动电梯控制等，并用PLC技术实现相关的控制系统，建立较为完备的PLC技术仿真实训室，从而为“PLC仿真项目开发”的实训教学创造良好条件。教学实践证明，只有通过PLC仿真项目方面的实训，让学生亲自编程、实际接线和仿真调试，并对运行过程中所遇到的问题进行分析和改进，才能真正培养学生创新思维和综合职业能力，真正实现学生毕业后在PLC技术应用领域“零距离上岗”的最终教学目标。
参考文献：
[1] 闫丽华．《PLC》教学存在的问题和解决对策[J]．职教论坛，2004（6）：62
[2] 邓朝阳．互动式教学在可编程控制器教学中的应用[J]．职业教育研究2006，（1）：114
机械原理自动化范文6
关键词：短波发射机；自动化；控制原理；故障分析处理
0 引言
DF100A短波发射机自动化系统是在原来手动操作的基础上，实现了自动开机、自动倒频、自动调谐、自动巡检等各项操作功能。并且手动和自动相互独立，有效减少了人为事件的发生，减轻了值班人员的劳动强度，有效提高了安全播出质量和实验效果。为发射机房实现有人留守，无人值班垫定了基础。但是由于发射机自动化运行时间长，经常会出现问题，直接影响到安全播音，笔者在实际工作中总结了一些处理故障时的思路，希望对读者有所帮助。本文是笔者多年维护经验的总结，来源于实践。
1 自动化系统结构
DF100A发射机自动化系统主要是下位机实现自动控制，而上位机只有本地和远程监测及下发运行图功能，上位机有问题不影响正常播出。所以本文着重介绍下位机控制原理（硬件）。自动化系统硬件包括2大部分，工业控制计算机及内部板卡部分和设备和接口控制板卡部分。该系统主要实现表值取样、信号控制、调谐控制、开关机、倒频等功能。其中频率控制单元采用工业控制串口标准即RS485协议，通过PCL-745B串口卡进行频率控制和监测；开关量控制单元即（发射机面板所有指示、以及控制量）共36路通过接口转换板、ISO-P32C32数字量输入输出卡进行光电隔离，防止对开关量干扰，实现对发射机实际控制和监测功能；自动调谐控制单元通过将发射机八路马达位置和所以表值取样送到信号调理板，经过PCL813卡进行A/D模数转换，送回到工控机，最后通过PCL-3008D/A数模转换控制马达缓冲板实现倒频功能。
2 自动化系统控制及故障判断
2.1 自动化自动手动控制
DF100A短波发射机自动化工作时豆开关在自动状态，当自动出现故障可手动切换，甩开自动控制；自动时ZD/SD-A有24VDC电压红灯亮；手动时zD/SD有24V绿灯亮。自动状态时实现两路控制，一路控制马达缓冲板，使马达缓冲板八个继电器得电，为调谐做好准备；另一路控制频率预制板，为倒频做准备。具体接线如下所示：
手动时接线：UPS电源36TB3-2ZD/SDJ209-1；自动时接线：ZD/SD-A6TB3-21J209-2，一路通过J209-6.7给马达缓冲板自动控制信号；一路通过J209-7.8给频率预制板自动控制信号，自动、手动电路简单，出现故障时只要按上述接线方法便可快速判断。
2.2 自动化电源控制
自动化系统独立使用了3个开关电源，开关电源1、2将±24V送到KT-MDMB00l马达母板TBll端子上，给马达电源板供电，电源板输出±15V给马达板调谐、随动电位器以及马达缓冲板供电。正常工作时马达电源板有±24V、±15V输入、输出电源指示，处理故障时我们可以参考指示灯来判断：如果没有±24V可以直接检查开关电源1、2或是电源板损坏。±15V不可能同时没有，当只有其中之一时，可以断定为随动、调谐电位器或电源板有问题。开关电源3给扩展接口板J001供电，给自动手动、电流传感器提供24V电源。开关电源3主要给自动、手动供电，自动时在扩展接口板109指示灯会亮，可以通过此指示灯来判断故障：当109指示灯亮时，可以断定为指示灯后面即扩展接口板有问题；当109指示灯不亮或闪烁时可断定为自动、手动供电回路到J209 2之间有问题。
2.3 自动化马达控制及其连接
马达控制系统的好坏直接影响到自动调谐时的成败，马达控制系统由随动电位器、调谐电位器、马达驱动放大器、机械限位装置组成，原理简图如图1所示，手动时，自动控制电路是不工作的。这里主要介绍自动时的工作过程：自动时马达随动电位器接地，马达实际位置通过缓冲板送到A/D转换卡，最后送入工控机，此时电脑显示的是当前值；工控机根据电脑保存的理论值与当前实际A/D值比较并驱动到位，当它们之间没有点位差时停止转动。
马达的控制主要靠软件（工控机）来完成，在实际的控制过程并不是那么简单，为了实现快速高精度的控制设计了2种马达驱动方法：快速驱动和脉冲驱动。快速驱动是计算机通过D/A卡输出一个的固定电平，经马达驱动板放大后驱动马快速达到预定范围。一般用于长距离驱动且驱动精度要求不高的时候，例如倒频时会先用快速驱动到预定位置附近；脉冲驱动是利用脉冲电平使马达精确驱动到预定位的控制方法，它能够控制马达匀速前进，从而精确地驱动到达预定位置。一般用于短距离且驱动精度要求较高的情况下，例如在自动倒频操作时，马达经过快速驱动到达预置位置后，用脉冲驱动使马达驱动到更加精确的位置，最后根据表值进行精确调谐。
自动化最关键的是能够快速完成调谐，这也是自动化故障率最多的地方。当出现脉冲调谐超时时：应该检查马达驱动放大板的零点和调谐参数，自动化表值也是关键，只要比对发射机实际表值和自动化表值即可轻松判断；当出现脉冲驱动超时时，分成2路：一路是读不到马达实际值，应该是自动化系统中马达位置信号处理电路的问题，即随动电位器中心抽头电压到工控机ISO-813A/D转换数据采集卡的通路有故障；一路是能读取马达位置，直接检查3008D/At到接口卡到马达缓冲板的通路有故障。
2.4 自动化频率控制连接
在自动工作时，发射机会按运行图进行倒频操作，工控机通过745串口卡RS485接口控制频率预制板，使频率合成器输出载波频率（此时接口板必须送来的自动控制信号）。在自动正常时频率预制板显示AU，表明控制信号送到了频率预制板；当不能切频率时如图2所示，直接检查频率预制板、745B串口卡和RS485接口，故障即可排除。
2.5 自动化状态检测及音频封锁控制
KT-SD001状态检测板具有检测调制器母板的48个模块状态、2个帘栅状态、以及外接24路弧光状态的功能。这里着重介绍一下自动化音频封锁电路，状态监测板通过将母板的±24V.音频封锁通过RS485串口送至本机控制单元完成监测。当自动调谐要封锁音周时，通过控制扩展接口板上音频封锁继电器，将24V送回到状态监测板，控制插在马达母板上9A4板实现自动封锁，
3 自动化故障处理思路
当安装有自动化的电脑出现问题时，首先判断是机器本身问题还是自动化系统有问题，直接将豆开关搬到手动即可，如果机器正常即自动化有问题。处理自动化故障时首先察看工控机电脑表值是否与机器实际表值一致，不能偏差太太，否则会调谐超时；平时维护时一定要保证高前阴流、高末栅流、高末屏流、帘栅流、高压表、入射、反射功率表这七个表值得准确。其次还要注意表值取样到A/D813卡之间的连线，要定期对马达板0点测量调整。
自动马达驱动控制是最易发生故障的，当出现故障时，要察看工控机电脑调谐时的理论值和实际值，理论值是正常时保存的值，实际值时随动点位器通过813卡取回地实际值，正常时2个值信号条都有指示，当2值相等时驱动到位。故障时会有一个信号条没有或马达超一个方向跑，其判断方法参考2.3马达控制回路，下面故障分析中也会详细介绍。此外自动化经常重启后会出现自动化程序A/D卡或D/A初始化失败，只要我们察看我的电脑硬件属性即可轻松判断是驱动问题还是板卡问题。自动化界面中有板卡测试功能，我们可以通过它输入一电平，在缓冲板测试出此电压，可以轻松判断出工控机到D/At到缓冲板的通路是否有问题。
