《机场自动化工程新技术专题》

2012-2013第I学期《机场自动化工程新技术专题》课程报告&考核题目学号：091141130姓名：谢军军1.（50分）概述本课程每次讲述的主要内容。写明题目、主讲老师及讲述的主要内容。（1）题目：航站楼服务机器人关键技术研究自助行李托运系统四旋翼无人机主讲老师：高庆吉主要内容：高老师从福娃智能机器人集成的智能机器人领域多传感器信息融合、自主定位、人机交互、智能控制，以及光机电一体化等方面给同学们进行讲解，让我们更多的去了解每一部分的结构以及涉及到的科技新知识，并引导我们去思考应该怎么一步步去实现这些功能。还讲了关于福娃智能机器人承担机场候机楼出港入港、行李提取、问讯服务等多种环境和条件下的引导服务，不仅具有全方位视觉处理判断能力，而且还能够进行双向语音信息的交互传输。在奥运会期间，福娃智能机器人守候在首都国际机场，迎送到港离港的奥运大家庭成员和国内外宾客。讲了自助行李托运系统的相关知识，能够实现从旅客自助值机开始到托运行李完全自助，解决了当前自助值机无法托运行李的问题。旅客可以自己打印行李条码，粘贴行李标签，系统能够自动检测行李的尺寸、重量是否符合标准，也能够自动扫描行李条码。整个托运过程完全不需要工作人员的参与，可以由旅客独自完成，从而提高出行效率，增加旅客数量，减少机场运营成本。特别是在香港机场的行李系统上运用了RFID（无线射频识别）技术。RFID类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签，利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。讲了四旋翼无人机的一些知识，基本原理，发展现状。他是一种能够垂直起降、以四个旋翼作为动力装置的、不载人的飞行器。四旋翼直升机是具有四个输入力和六个坐标系。老师通过例子给我们讲解了无人机实现的一些功能和它自身的一些特点，我们也观看了各大高校所自行研制参加比赛的无人机。学姐大概的给我们讲述了无人机的发展和她自己参与的无人机项目也正在进行中，观看了很多国外设计的四旋翼无人机和无人机队。学长也是讲了讲四旋翼无人机的一些基本的原理，怎么进行上升、下降、左右移动，还有一些运用到的算法和技术特性，我们也做了大概的了解，让自己开拓了眼界，了解到了自动控制方面的一些以前没有涉及到的知识。(2)题目：飞行模拟机主讲老师：王立文主要内容：飞行模拟机的概述（是典型的人在回路仿真设备，飞行模拟机复现空中飞行环境，用于对飞行员进行起飞、着陆、爬升、转弯、机动飞行等训练，也可用于对飞机飞行性能、飞机操纵品质、机载系统性能进行分析研究），飞行模拟机的分类（分为研究用飞行模拟机、工程型飞行模拟机和训练型飞行模拟机），全任务飞行模拟机的组成（模拟座舱结构、计算机系统、接口系统、视景系统、六自由度运动系统和操纵负荷系统、教员控制台），飞行模拟机的工作原理以及分系统的划分、航空地面特种设备研究基地飞行模拟机研究工作（主要是针对实验室的一些设备进一步让我们了解了全任务飞行模拟机的各个组成部分以及他们的功能）。（3）题目：机场特种车辆及飞机除冰安全保障与指挥调度系统主讲老师：石旭东主要内容：讲了各种特种车辆，让大家对这些车辆有一定的认识。例如摆渡车、平台车、客梯车、食品车、飞机除冰车等等，也讲解了他们如何与飞机对接以及在对接时注意的事项及一些特殊的设计。又以摆渡车为例简单的介绍了其特点：具体普通汽车的特性和功能，但是它不受客车标准法规的一些限制，而是要满足机场客户的特殊使用要求；它的设计开发难度不是很大，但是对底盘的可靠性和稳定性要求很高，底盘比普通的汽车底盘都低。主要是讲了飞机除冰安全保障与指挥调度系统。课堂上用一些实例让我们了解了飞机除冰的必要性。飞机积冰对飞行安全的危害主要表现在三个方面：一是破坏飞机的空气动力性能，使升力系数下降、失速迎角减小，可能造成飞机抖动，甚至失控。实验数据表明，机翼前缘和上表面形成的冰、雪、霜具有与中粗粒砂纸相似的厚度和表面粗糙度，能够降低30%的机翼升力和增加40%的阻力。二是易导致飞机发动机效率低下或损坏。如发动机进气道和动力装置积冰，最典型的危害就是使发动机的气流流量减小，减小发动机推力，脱落的冰层容易被吸入发动机，易导致压气机机械损伤或者整台发动机损坏。三是影响机载仪表和通信系统。机身积冰会使装在机身表面的测温、测压传感器信号失真或者产生误报。讲了飞机调度系统组成和运行。为保证机场飞机集中除冰车辆的高效运行以及车辆的安全，以GPS定位技术、无线数据传输技术、GIS技术为基础来实现对除冰车辆的安全保障和指挥调度。系统由车辆系统、监控中心、GPS差分数据中心组成。针对上面的每一部分进行了详细的介绍和讲解，例如除冰车调度基本实现的功能：GPS定位功能的有效数据有经度、纬度、速度和时间；GPRS功能，用做GPS差分数据接收，GPS定位数据发送，指令接收，信息收发；语音功能，可以与调度中心进行语音通话；能够根据调度中心指令抓拍现场图片。监控调度中心基本实现的功能：根据GPS数据实时监控除冰车辆的当前时间的位置、除冰车辆的速度以及运行轨迹等；监控中心可以通过GPRS网络发布调度监控信息，实现对除冰车的控制。GPS差分数据单元实现的基本功能：GPS差分数据单元由GPS基准站和辅助通讯设备组成，能够将差分数据同时分发给若干车载GPS进行数据结算，使GPS定位精度大大提高等等。（4）题目：图像处理及视觉测量系统应用主讲老师：于之靖内容：机器视觉检测系统检测形式：定性检测和定量检测，视觉测量技术等定性检测：识别（标签、条形码识别、工程图纸处理系统），分类（原材料分类、成品分类、零部件分类），质量监控（杂质检测、成品外观或功能检测、体积容积检测、生产装配前的零件质量检测），安全控制（机械手运动范围检测、机器人运动路线检测）定量检测：工件外表或内部重要尺寸检测以及刀具的磨损量视觉测量技术来源于摄影测量学，三维视觉测量为计算机视觉测量技术的一个分支。从三维坐标测量机的辅助工具到小型简单构件的三维形貌测量和逆向工程应用再到大型复杂构件的快速、较高精度的三维坐标测量最后又分为了固定视觉测量系统和移动视觉测量系统。固定视觉系统又分为单机系统（附加约束/姿态估计方法测量范围小、测量精度较低但测量方便）、双机系统（符合仿生学原理，测量精度较高）、多机系统（解决了常规双机系统可能出现的特征点误匹配问题但是精度没有太大的改善）。移动视觉测量系统有图像拼接方法（积累误差较大、不可见点等难于测量）和单机多视觉方法（适合复杂曲面的快速重构、不可见点等难于测量）。(5)题目：机电控制主讲老师：陈斌定义：解决机电系统中控制问题的技术。任务：对机电系统的控制核心内容：对机电的控制机电控制的驱动拖动技术分为电机驱动和流体驱动。电机驱动又包括直流驱动、交流驱动以及步进电机驱动；流体驱动包括液压驱动和气压驱动。然后对各个驱动详细进行讲解。机电控制技术包括逻辑过程控制（逻辑控制、过程控制、复杂混合控制）、运动控制（速度控制和位置控制）、控制网络技术。最后又分别介绍了交流电机及转速、异步电机、同步电机、直流电机及转速、步进电机及控制、可编程控制技术。针对其的机械特性和运动控制进行了详细的讲解。2.（20分）什么是自动化？什么是自动控制？收集资料举2个当前国内外自动化应用系统的例子，说明其中包含哪些新技术？自动化：指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。自动控制：指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。（1）西门子自动化生产线中国的工业运营和生产企业面临着越来越多的挑战。企业需要提高生产效率，符合环保要求，并降低运营成本，以便在当今竞争激烈的全球市场上取得成功。智能生产管理系统和自动化技术能帮助企业应对这些挑战，并改善工业绩效。每个行业都对提高生产效率有自己独特的要求。这就是整合的定制工业解决方案至关重要的原因所在。西门子在包括汽车、钢铁和供水等在内的许多行业领域拥有丰富的专业知识，能为您的公司提供全面的技术支持和解决方案。我们能提供的产品包括自动化和驱动技术产品、系统集成服务和完善的技术支持，可以满足客户的各种要求。当然，所有西门子解决方案都可以确保对员工的保护。西门子能够帮助企业实现强大的自动化技术与智能工业软件的紧密结合。这使得企业以数字化方式计划和模拟单一的、甚至是整个生产工厂的生产流程，从而让企业可以在投产之前对流程进行优化。这不仅可以提高质量水准，并且能将产品上市时间缩短50%。采用这个方案的另一个优势是，可以显著削减水电费。借助自动化和高能效工业驱动系统提高生产效率。自动化产品和系统打开了工业优化升级的巨大潜力空间。它们可以通过加强信息流和改善自动化流程提高效率。开放式系统架构“全集成自动化（TIA）”支持在所有行业实施客户特定的自动化解决方案。西门子的TIA博途软件是一个综合性工程技术软件平台，旨在提高效率、直观和可靠性。其六个核心系统特点为：工程、通信、诊断、安全、安防和稳健性。这些系统特点共同促成了各产品之间完美的协调互动。集成的软硬件数据库普遍基于统一标准，可无缝地将所有生产区联系在一起。生产和过程自动化。SIMATIC工业自动化系统和SIMATICPCS7过程控制系统在TIA博途产品系列中发挥着核心作用。这两套系统可连接和处理来自传感器的信息，并改善信息流。SIMATIC还能实现整个系统的能源管理，确保高效地利用能源。中国石油化工股份有限公司下属的青岛石油化工厂采用多个先进的技术流程，以优化原料和能源的使用并尽量减少排放。西门子为其提供了基于SIMATICPCS7分布式控制系统的综合自动化系统。高能效的工业驱动系统。用于泵、风机和离心机等装置的电动机和驱动设备，在工业用电量中所占比例高达70%。所以，使用高能效驱动设备和电机是至关重要的。西门子可提供的产品，包括驱动系统、电机、齿轮箱和联轴器等组件，以及全面优化的解决方案，可确保最高生产效率、能源效率与可靠性。通过打造集成式解决方案，SINAMICS驱动装置系列产品在提高工业生产率方面起着重要的作用。SINAMICS驱动装置涵盖所有性能等级，可提供集灵活性、功能性和高效于一身的统一运作理念。西门子为晨鸣纸业集团在寿光和湛江的生产厂提供了高效电动机。SIPAPER传动解决方案以SIMATICPCS7过程控制系统为基础，负责纸机的传动控制。(2)LDE一体式电磁流量计LDE一体式电磁流量计工作压力：DN4—50PN≤2.5MPa，DN65—150PN≤1.6MPa，DN200—800PN≤1.0MPa，高压型PN≤2.5MPa，被测介质最高温度：硬橡胶90℃，软橡胶90℃，聚四氟乙烯衬里18O℃，环境温度：－25—+60℃，相对湿度：5％－90%，衬里材料：橡胶、聚四氟乙烯，电极材料：标准型：不锈钢1Cr18Ni9Ti，特殊型：哈氏合金B，哈氏合金C，防护等级：IP65防喷水型IP68潜水型，供电电源：交流电压220V允差±15％频率50Hz允差±5%直流：24VDC（18－36VDC），消耗功率：全部采用微功耗芯片,整机功耗低于6W，输出信号：4－20mADC，负载电阻0－750Ω。长期工作稳定性：温度影响0.01/℃,线圈温升低于3℃电磁流量计是一种应用法拉第电磁感应定律的流量计，它可以测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响。也可以测量管内无活动及阻流部件，无压损，直管段要求低．不易堵塞，对浆液测量具有独特的适应性；并且低频矩形波励磁，不受工频及现场各种杂散干扰的影响，工作稳定可靠；采用非均匀磁场的新技术和特殊的磁路结构，除了磁场稳定可靠之外，大大地减少了流速分布的影响；采用特殊的电极结构和具有耐腐蚀良好性能的材料，严格地消除了电极泄漏故障以及避免了电极极化的影响；