导轨式鞋(垫)弹性测试仪_项目规划书20151101

项目规划书导轨式鞋（垫）弹性测试仪规划人：黎裕平规划时间：2015年11月1日1、项目概述本项目来源于某鞋厂的需求，某鞋厂曾委托我们为其生产一种能测试鞋（垫）弹性的装置。我们早在本项目之前已有一个成功的案例：机械手式鞋（垫）弹性测试仪。该案例主要面向鞋厂顾客，只能测试一只鞋，且稳定性欠佳。本项目基于此，更换思路，设计一种更加稳定，能同时测试两只鞋，能产生并记录测试数据，倾向于鞋厂员工的测试仪。◆项目主题：导轨式鞋（垫）弹性测试仪◆面向对象：鞋厂员工、鞋厂客户◆项目期限：2015年11月-2015年12月◆预期目标：增强测试仪稳定性，能同时测试两只鞋，分别记录每一只鞋的测试数据并通过屏幕显示出来。2、项目背景分析鞋厂原有的测试仪是手动的，即把一个打有孔的铁球穿过一根滑竿，用手提起球然后松手让球自由落体，观察球在鞋（垫）上弹起的高度以及弹跳时间，大致地判断出鞋（垫）弹性的优劣。该测试仪不但浪费了极其宝贵的人力，而且测试结果也不准确。因此，我们为其制作了机械手式鞋（垫）弹性测试仪，但该测试仪有以下致命缺陷：①电机采用数字舵机，但即使采用了比较贵的舵机，精度仍然提高不了（舵机内部采用电阻分压确定位置）。除了精度，热稳定性也很差，在长时间开启后电机发热厉害，会出现电机磁铁消磁现象，电机的热量也会影响电阻，如此出现恶性循环，最终机械手会崩溃。②由于没有机械手支架的尺寸数据，无法全部用算法进行计算，我们曾试过自行测量支架尺寸，但仍然存在精度问题。因此只能结合经验和算法，最后，机械手在提升铁球的时候在某些点阻力特别大，从而导致电机过热。③测试仪采用开环控制，全过程无反馈，在螺丝松动或者遭到撞击后无法自行矫正。也无法产生测试数据。④机械爪并不是每次都能准确地夹住铁球。综其所述，我们决定设计导轨式鞋（垫）弹性测试仪。3、项目问题分析◆机械手式鞋（垫）弹性测试仪存在的，可能也会出现在导轨式中的问题，如电机严重发热、稳定性差等。◆本项目涉及机械方面，例如铝型材支架、导轨的安放，但项目成员均没有机械CAD方面的知识，所以铝型材的定做可能需要两次，造成资金、时间浪费。◆导轨的运动速度有点慢，但相信修改加速程序以及改进步进电机驱动器，问题可以得到改善。4、项目目标◆通过设计导轨式鞋（垫）弹性测试仪，希望能消除机械手式鞋（垫）弹性测试仪的种种缺陷。◆本次设计主要面向对象由鞋厂客户转变为鞋厂员工，但并不是说不能由鞋厂客户使用，只是侧重方向改变。◆提高测试仪稳定性，包括夹球准确率、连续工作时长。5、项目策略本项目分硬件、软件两方面进行。硬件方面：◆支架设计：采用2020、2040铝型材作为骨架，亚克力板作为载物平台，鞋（垫）下方有铝型材以及铝型材脚架作为支撑，避免亚克力板上下抖动而造成铁球动能的损失，让测试结果更加准确。◆传感器：传感器有两种：①导轨滑块复位传感器：采用接触式微动开关，结构简单，成本低廉。②弹跳时长传感器：采用压电式震动传感器。◆夹持：采用舵机驱动的机械爪，机械爪有两种方案，较厚的亚克力爪子和较薄的铝合金爪子，将在买回来进行测试后再进行选择。◆电路：①主控采用STM32，极高的性价比，也是本项目成员最熟悉的中低端处理器，有比较丰富的使用经验。②步进电机驱动器采用PHB6128，本项目成员曾在全国大学生电子竞赛中使用。价格稍贵但很好用。③功率信号隔离采用ADUM1401磁隔离，最高速率1Mbps，性价比低，但也是无奈之举，驱动器在高细分时需要100Kbps左右的带宽，光耦速度远远满足不了。④电源采用120W开关电源,降压芯片采用LM2596开关式调压器。⑤数据显示采用12864液晶屏。⑥蓝牙模块。⑦机械爪高度微调螺丝，修正因鞋（垫）高度不同而造成的夹球失误。硬件部分由本项目成员黎裕平负责。软件部分：◆步进电机驱动程序。◆校准程序。◆人机交互程序。①数据显示程序。②手机APP以及机械触发开关。◆传感器滤波、识别程序。软件部分由本项目成员刘锡良负责。6、基本原理测试仪在开机的时候会进行自我校准，即滑块移动到底部直到碰到接触式微动开关，完成自我校准。校准后读取FLASH中的数据以确定鞋（垫）厚度再确定铁球位置，然后机械爪夹住铁球，导轨将球提升到预定高度，最后松开爪子，铁球沿着杆子自由落体。主控通过传感器测量并记录铁球弹跳时间，通过液晶屏显示出来。鞋垫高度、预设高度，整个装置的运动均可通过手机APP控制。如果两只鞋（垫）高度相差太远，则可通过机械爪微调螺丝调节到合适位置。7、实施计划及预算行为实施时间预算（单位：元）元器件购买11.02-12.10400搭建支架铝型材购买11.02-11.06500铝型材组装11.07-11.08底板设计、切割11.07-11.14100运动部分机械爪购买11.15-11.16200电路板安装11.15-11.16导轨安装、调试11.17-11.20更换滑竿11.17-11.20100传感器购买、安装11.17-11.22200软件部分单片机编程11.17-12.05手机APP编程11.28-11.30稳定性测试12.05-12.10总预算：1500元注：因平时要上课，周末实训室不开门，快递物流等原因，上述时间表可能非常不准确。