为了适应新时代高等院校机械类专业本科生源面向国际化的需求,在充分吸收相关学科发展的新理念、新知识、新方法、新手段的基础上,我们编写了本书,力求在内容和形式上体现机械制造自动化类人才培养的要求与特点。 本书主要面向高等院校中外合作办学的本科生(机械类)、留学生(机械类)以及机械类和自动化类专业方向的本科生,不但可为学生奠定坚实的机械、自动化方面的知识基础,而且有利于提高学生的英文理解和应用能力,为培养国际型人才打下良好基础。 本书共9章。第1章概述工业自动化系统;第2章介绍气动学方面的基础知识;第3~5章分别介绍可编程逻辑控制器(PLC)、逻辑系统和PLC编程、顺序控制方面的内容;第6章着重介绍PID控制;第7章介绍机器人方面的基本知识;第8章介绍视觉系统方面的知识;第9章介绍数控技术。本书系统性地介绍机械和自动化方面的基本概念、基本理论和实现自动化的基本方法,内容浅显、易于理解,其主要特点包括: (1)内容全面。本书内容不但涵盖气动学、电气学、可编程逻辑控制、机器人、视觉系统等常用的机械制造自动化知识,还重点介绍了工业中常用的PID控制、图像处理技术、数控技术等,内容组织注重基础性、系统性,同时兼顾应用性、先进性。 (2)难度适中。本书内容以知识介绍为主,绝大多数知识点没有深入展开,难度不大。同时贯彻少而精、理论联系实际、学以致用的原则,在介绍基本知识的基础上,引入常见的应用案例,如气动阀控制气缸运动、工业系统可编程逻辑控制、机器人运动控制等。 (3)编排合理。教材采用双栏排版,左侧英文,右侧中文,有助于学生脱离中文环境而掌握自动化知识领域的英文表达。中文部分也非完全翻译英文,重在指导学生理解英文内容。插图生动而不失严谨,在保证自然科学严肃性的同时,有利于激发学生的阅读兴趣。 本书的第1~4章、第6章由杨贵超、Lucy McAuley、王华编写;第5章和第9章由Lucy McAuley、方成刚、张浩、孙付仲编写;第7章和第8章由Lucy McAuley、张浩、孙付仲、孟龙晖编写。全书由杨贵超、Lucy McAuley、王华担任主编并统稿。同时,感谢Paul Dillon给本书提供素材。 由于编者水平有限,书中难免有不妥之处,恳请广大读者批评指正。 编者 2020年10月
王华,南京工业大学,教授,2014-2015年美国麻省大学Amherst分校访问学者。现任南京工业大学机械与动力工程学院副院长,江苏省333工程中青年学术带头人,江苏省六大人才高峰高层次人才,江苏省高校青蓝工程优骨干教师,科技部/基金委项目评审专家,Measurement等十多本国际期刊的审稿人。研究方向包括机械结构损伤机理、机械系统状态监控,机器人与人工智能,主持国自然科学基金、国科技重大专项子课题、江苏省重点研发计划课题等省部级以上项目10余项,发表SCI/EI论文30余篇,出版专著/教材4部,授权发明专利15项,成果获江苏省科学技术一等奖、三等奖等省部级以上奖励4项,主讲本科生的“控制工程基础”和“单片机原理与接口技术”,研究生的“机电工程及人工智能基础”。
本书系统介绍了机械制造自动化领域的基本概念、基本理论和基本方法,适当反映机械制造自动化方面的最新进展,内容包括:工业自动化、气动学、可编程逻辑控制器、逻辑系统和PLC编程、顺序控制、PID控制、机器人、视觉系统、数控技术。 本书适合高等院校中外合作办学的本科生(机械类)、留学生(机械类)以及机械类和自动化类相关专业本科师生学习使用,也可供从事机械制造自动化等工作的工程技术人员使用。
Chapter 1 Introduction of Industrial Automation/1 第1章 工业自动化简介/1 1.1Pneumatics and Electropneumatics/1 1.1气动学和电气学/1 1.2Programmable Logic Controller/2 1.2可编程逻辑控制器/2 1.3Robotics/2 1.3机器人学/2 1.4Machine Vision/3 1.4机器视觉/3 Chapter 2 Pneumatics/5 第2章 气动学/5 2.1Pneumatics Overview/5 2.1气动学概述/5 2.2Production of Compressed Air/6 2.2压缩空气的产生/6 2.3Components of a Pneumatic System/7 2.3气动系统的组成/7 2.3.1Air Service Unit/8 2.3.1气源装置/8 2.3.2Pneumatic Actuator/8 2.3.2气动执行器/8 2.3.3Directional Control Valve/10 2.3.3方向控制阀/10 2.3.4Flow Control Valve/12 2.3.4流量控制阀/12 2.3.5Pneumatic Circuit Diagram/13 2.3.5气动回路图/13 2.4Electropneumatic System Component/14 2.4电气系统元件/14 2.4.1Solenoid/14 2.4.1螺线管/14 2.4.2Switch /15 2.4.2开关/15 2.4.3Sensor/17 2.4.3传感器/17 2.4.4Relay/20 2.4.4继电器/20 2.5Design of Electropneumatic Circuit/20 2.5电气电路的设计/20 2.6Latch Circuit/24 2.6锁存电路/24 2.7Step Diagram/26 2.7阶跃图/26 Chapter 3 Programmable Logic Controller/27 第3章 可编程逻辑控制器/27 3.1Construction/28 3.1构造/28 3.2Memory/29 3.2内存/29 3.2.1Memory Type/29 3.2.1内存类型/29 3.2.2Memory Map/30 3.2.2内存映射/30 3.3Memory Element/30 3.3存储元件/30 3.4Operation of the PLC/32 3.4PLC的运行/32 3.4.1PLC Operating System/33 3.4.1PLC操作系统/33 3.4.2Program Execution/33 3.4.2程序执行/33 3.4.3I/O Imaging/34 3.4.3I/O成像/34 3.4.4Cyclic Scanning/36 3.4.4循环扫描/36 3.5Input/Output(I/O)Module/37 3.5输入/输出(I/O)模块/37 3.5.1Input Module/39 3.5.1输入模块/39 3.5.2Output Module/39 3.5.2输出模块/39 3.6Address List and Wiring Diagram/40 3.6地址表和接线图/40 Chapter 4 Logic System and PLC Programming/42 第4章 逻辑系统和PLC编程/42 4.1Logic Circuit/42 4.1逻辑电路/42 4.1.1AND Gate/42 4.1.1与门/42 4.1.2OR Gate/44 4.1.2或门/44 4.1.3NOT Gate/45 4.1.3非门/45 4.1.4NAND Gate/45 4.1.4与非门/45 4.1.5NOR Gate/46 4.1.5或非门/46 4.1.6XOR Gate/46 4.1.6异或门/46 4.2Input and Output/47 4.2输入和输出/47 4.3Programming Language/48 4.3编程语言/48 4.3.1Ladder Diagram/48 4.3.1梯形图/48 4.3.2Instructional List Program/50 4.3.2程序指令列表/50 4.4Latch/52 4.4锁存器/52 4.5Counter/54 4.5计数器/54 4.6Timer/55 4.6定时器/55 Chapter 5 Sequential Control/57 第5章 顺序控制/57 5.1The Expressions of Automation Process/57 5.1自动过程的表达方式/57 5.1.1Relay Ladders and Logic Schematic/58 5.1.1继电器梯形图和逻辑示意图/58 5.1.2Flow Diagram/58 5.1.2流程图/58 5.1.3Function Diagram/58 5.1.3功能图/58 5.2Sequential Function Diagram/58 5.2顺序功能图/58 5.3Sequential Programming/60 5.3顺序程序设计/60 5.3.1Shift Register/61 5.3.1移位寄存器/61 5.3.2Programming a Shift Register/61 5.3.2移位寄存器的编程/61 5.4Example of Shift Register Programming/62 5.4移位寄存器编程实例/62 Chapter 6 PID Control/65 第6章 PID控制/65 6.1Introduction of PID Control/65 6.1PID控制简介/65 6.2Proportional Control/67 6.2比例控制/67 6.3Proportional-integral Control/69 6.3比例-积分控制/69 6.4Proportional-derivative Control/71 6.4比例-微分控制/71 6.5Proportional-integral-derivative Control/73 6.5比例-积分-微分控制/73 6.6The Parameter Tuning of the PID Controller /74 6.6PID控制器的参数整定/74 6.6.1The Physical Meaning of the PID Parameters/74 6.6.1PID参数的物理意义/74 6.6.2The Method of PID Parameter Tuning/79 6.6.2PID的参数整定方法/79 Chapter 7 Robot/96 第7章 机器人/96 7.1Introduction of Robot/96 7.1机器人简介/96 7.1.1Brief History of Robot/96 7.1.1机器人简史/96 7.1.2Definition of Robot/97 7.1.2机器人的定义/97 7.2Key Components of Industrial Robot/98 7.2工业机器人的关键部件/98 7.2.1Robot Arm/98 7.2.1机械臂/98 7.2.2Controller/99 7.2.2控制器/99 7.2.3Teach Pendant/101 7.2.3示教器/101 7.2.4Monitor/Terminal/101 7.2.4监视器/终端/101 7.3Robot Specification/102 7.3机器人规格/102 7.4Programming in V+/103 7.4V+编程/103 7.5Flow Diagram/106 7.5流程图/106 7.6Robot Program/106 7.6机器人程序/106 Chapter 8 Vision System/111 第8章 视觉系统/111 8.1Introduction of Vision System/111 8.1视觉系统简介/111 8.1.1Uses of Vision Systems/112 8.1.1视觉系统的用途/112 8.1.2Outputs of Vision Systems/112 8.1.2视觉系统的输出/112 8.1.3Components of Vision System/112 8.1.3视觉系统的组成/112 8.2Image Acquisition/113 8.2图像采集/113 8.2.1Light Source/113 8.2.1光源/113 8.2.2Camera/115 8.2.2相机/115 8.3Image Processing/116 8.3图像处理/116 8.3.1Image Digitization/116 8.3.1图像数字化/116 8.3.2Stages of Image Processing/118 8.3.2图像处理的步骤/118 8.4Data Obtain and Process/125 8.4数据获取及处理/125 8.5Typical Vision System Algorithm Process/125 8.5典型视觉系统算法过程/125 8.6Vision Limitation/126 8.6视觉局限性/126 8.7Vision Calibration/126 8.7视觉校准/126 8.8Image Processing in Matlab /126 8.8Matlab图像处理/126 Chapter 9 Numerical Control Technique/128 第9章 数控技术/128 9.1Introduction of CNC Machine Tool/128 9.1数控机床简介/128 9.1.1Definition of CNC Machine Tool/128 9.1.1数控机床的定义/128 9.1.2Composition of CNC Machine Tool/129 9.1.2数控机床的组成/129 9.1.3Working Principle of CNC Machine Tool/132 9.1.3数控机床加工的工作原理/132 9.1.4Features of CNC Machining/132 9.1.4数控加工的特点/132 9.1.5Classification of CNC Machine Tool/134 9.1.5数控机床分类/134 9.2Fundamentals of CNC Machine Tool Programming/138 9.2数控机床编程基础/138 9.2.1Basic Concept of CNC Programming/138 9.2.1数控编程的基本概念/138 9.2.2Steps of CNC Programming/138 9.2.2数控程序编制的步骤/138 9.2.3The Method of CNC Programming/140 9.2.3数控程序编制的方法/140 9.2.4CNC Machine Tool Coordinate System/141 9.2.4数控机床坐标系/141 9.2.5NC Program Format/144 9.2.5数控加工程序格式/144 9.2.6Program Segment Function Word/145 9.2.6程序段功能字/145 9.2.7NC Programming/148 9.2.7数控程序编制/148 9.3CNC Interpolation Principle/153 9.3数控插补原理/153 9.3.1CNC Interpolation Overview/153 9.3.1数控插补概述/153 9.3.2Linear Interpolation with Point by point Comparison Method/154 9.3.2逐点比较法直线插补/154 9.4Key Performance Indexes of CNC Machine Tool/159 9.4数控机床的主要性能指标/159 9.4.1Main Technical Specifications/159 9.4.1主要技术规格/159 9.4.2Motion Index/159 9.4.2运动指标/159 9.4.3Precision Index/160 9.4.3精度指标/160 9.4.4Tool System/161 9.4.4刀具系统/161 9.4.5Other Indexes/161 9.4.5其他指标/161 9.5Development of the NC Technology/161 9.5数控技术发展/161 References/165 参考文献/165
ISBN:978-7-122-38131-6
语种:英汉
开本:16
出版时间:2021-06-01
装帧:平
页数:165