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作者:劉子吉(2004-03-04);推薦:徐業良(2004-12-30)

電動釘槍擊發機構動態模擬程式圖形介面說明

本文說明電動釘槍擊發機構動態模擬程式之圖形介面與相關檔案。本程式依功能共分為GUIANSYS、和Simulink_tacker3個資料夾儲存,儲存相關程式檔以及在模擬過程中產生的檔案。以下首先由GUI資料夾說明程式操作步驟及操作過程中被執行的程式,接著並說明ANSYSSimulink_tacker資料夾中程式功能以及模擬過程中產生的檔案。

1.         GUI資料夾

模擬不同電動釘槍時,首先須為特定電動釘槍中的電感產生電感曲線。圖1為進行新增電感線圈曲線的程式流程,首先選擇「新增電感曲線」後,使用者必須輸入「線圈匝數」、「線圈緊密度」、「鐵心相對導磁係數」、和「撞針相對導磁係數」等4個參數,接著便以ANSYS模擬電感線圈曲線,並以一9次多項式做curve fitting後,輸出多項式係數及ANSYS模擬之電感曲線。

1中在個別視窗下標示的文字為其執行程式檔案名,如“Electric_Tacker”其所表示的即為Matlab程式的檔名,若需修改可至Electric_Tacker.m檔案中修改其程式碼。此外在此流程中還執行了仍有額外的程式被執行,包括“get_ANSYS_para.m”用來抓取「輸入相關設計變數」視窗中(ANSYS_process)的輸入值,以及ANSYS資料夾中的電感模擬程式,下一節中將有詳細的說明。

1. 程式流程-新增線圈電感曲線

進入「進行電動釘槍模擬」後,圖2為輸入電感方式的流程,可選擇「輸入新電感曲線」,將前一步驟中ANSYS模擬的曲線係數輸入,或選擇「使用預設值」,使用預設之電感曲線。兩者的選擇最後都將至「選擇電動釘槍激磁方式」的視窗,選擇一次激磁或二次激磁方式。

2 電感產生方式的程式流程

選擇「一次激磁」進入圖3的步驟,此處有5個設計參數可自行設定,確認參數輸入後,Simulink程式開始進行模擬,最後輸出3個設定點之撞針速度。圖4是選擇「二次激磁」之執行步驟,與「一次激磁」完全相同,但有7個參數可自行設定。

模擬過程中有其他程式在圖3、圖4流程中未被表示出,條列如下:

l          get_mode_01_para.m:由視窗資料中(Check_mode_01_paras)抓取所輸入的設計變數。

l          start_mode_01.m:在出現模擬中(simulating_mode_01)的視窗後,開始Simulink的模擬。

l          get_mode_02_para.m:由視窗資料中(Check_mode_02_paras)抓取所輸入的設計變數。

l          start_mode_02.m:在出現模擬中(simulating_mode_02)的視窗後,開始Simulink的模擬。

3. 一次激磁的程式流程

4. 二次激磁的程式流程

2.         其他資料夾及模擬過程中產生檔案說明

本節中條列說明ANSYSSimulink_tacker兩資料夾中程式功能以及模擬過程中產生的檔案。

ANSYS資料夾

l          ANSYS_inductance.m:建立ANSYS的輸入檔。

l          Curve_fitting_poly.m:計算曲線凝合的程式。

l          get_inductance.m:從ANSYS模擬的資料檔案,讀取出所需的數據(電感值)。

l          gun_main.m:電感模擬主程式,當執行ANSYS_process視窗的下一步後,將執行此程式。

Simulink_tacker資料夾

l          dL_dx.mdR_dx.mF_of_i_x.mforce.mR_flywel.mR_of_x.mx_hit:以上程式為定義電磁學的公式計算的程式,主要將會在Simulink中被執行。

l          L_of_x.m:定義電感多項式曲線係數的程式,程式中有判斷是否使用預設值或是輸入電感曲線係數。

l          k_spring:設定彈簧F=kx公式的的程式,若有預力的施加,需在此檔案中修改。

l          Tacker_method_01:一次激磁的Simulink資料檔案,使用matlab開啟後如圖5所示。

l          Tacker_method_02:二次激磁的Simulink資料檔案,使用matlab開啟後如圖6所示。

5. 一次激磁simulink流程資料

6. 二次激磁simulink流程資料

模擬過程中產生的檔案

l          ANSYS_inductance:儲存在模擬電感(gun_main)時變數值,其中較重要的變數為move(移動位置)與ind(電感),用以會畫出電感曲線。

l          L_of_x_fitting.mat:記錄由curve fitting後的多項式係數(poly_coef)

l          position_and_time.mat:紀錄釘槍模擬過程中的位置(position)、時間(process)與速度(velocity)資料。