时间：2022-06-27 02:42:36
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舞台吊标分为电动和手动两种,它主要用于悬吊和升降各种幕布、灯具、布景等物，是上下左右频繁移动机械,所以吊杆也是舞台安全的主要系数。电动吊杆的作用可以降低工作人员的劳动强度，起至事半功倍的效果,如果一个舞台的深度有14米,我们可以为他设置电动吊杆38道，其中24道景杆（含一道前沿幕）、14道备用吊杆【包括2道二维侧光灯架】，一道升降电影银幕架、1道灯光渡桥及无极均匀伸缩大幕机1套。
通过我们多年使用舞台吊杆机械的经验,我们认为泰州长江影视工程设备厂生产的产品，性能最稳定，安全最可靠，已经被上百家剧院采用。其运用了蜗轮蜗杆减速系统、材质为锡青铜，磨擦系数小，传动效率高。有防冲顶保护、上下限保护。滑轮为镀锌防跳绳花轮，安装不须焊接在滑轮梁上，如焊死，以后维修、调整极不方便。长江影视设备厂的滑轮都是用抱箍罗栓固定。当吊杆升、降至某一位置时，ABS抱死系统立即断火紧锁马达，这样确保吊杆停至此位置下滑系数最小,安全性达到最高。且强弱电分开控制。
所以在这里设计了舞台机械的具体参数:
A、景物吊杆技术参数如下：
电机功率：2.2KW吊点数：4个
升降速度：0.27m/s杆体长暂定：16米
电机转速：1400转/分速比为：40：1
提升荷载为：400KG杆体为钢管
控制方式：点控
该型吊相具有上下限位，冲顶保护装置。制动形式：蜗轮、蜗杆自锁，电磁抱闸。噪音≤45dB.
吊杆杆体用两根Φ50黑铁管焊接成吊杆，中间接头内衬钢管。最后均刷防锈漆两遍，外层喷黑色油漆。
B、灯光吊杆技术参数如下：
电机功率：3KW吊点数：4个
升降速度：0.18m/s杆体长暂定：14米
电机转速：1400转/分速比为：50：1
提升荷载为：600KG杆体为?50黑铁管吊杆
控制方式：点控
该型吊杆具有上下限位，冲顶保护装置。制动形式：蜗轮、蜗杆自锁，电磁抱闸。噪音≤45dB。
吊杆杆体用Φ50；黑铁管焊接成吊杆，中间接头内衬钢管。最后均刷防锈漆两遍，外层喷黑色油漆。
舞台机械设计原则
（节选）1、钢结构
a)所有承重的钢结构件，其结构刚度大于1：1000
b)钢结构件应设计合理，钢结构及其接头应能承受最大额定载荷和由紧急停车造成的冲击载荷；
c)钢结构件所用材料应符合有关标准；
d)钢结构焊缝须符合有关规定，主要焊缝应进行无损探伤检查；
2、吊物与卷扬装置
①卷扬机卷扬机上的电动机和制动器应联合动作，只有电动机电源接通时，才能许可制动器打开；万一制动器打开，而电动机没有接通电源时，只许吊杆（负载）静止或低速下降；
②卷筒组件
卷筒直径不小于钢丝绳直径的30倍；
卷筒用优质灰铸铁或厚壁无缝钢管焊接并经精确机械加工而成；
钢丝绳屿卷筒绳槽中心线的夹角应中于2.5度；
卷筒组件应设计防止钢丝绳在负荷或松驰状态下跳槽的装置。
③滑轮
滑轮的节圆直径，不应小于钢索直径的28倍；
滑轮及滑轮组应采用滚动轴承支承；
滑轮及滑轮组应有防止钢丝绳脱槽的保护装置。
钢丝绳与滑轮的偏角不超过2.5度。
④钢丝绳
悬吊钢丝绳应为带有人造纤维芯的软钢丝绳；
预先检验：供货时所有的钢丝绳均应分批测试；
现场处理：钢丝绳在安装期间应小心处理，不能以任何方式技术打结或损坏；受损或变形的钢丝绳不予接收。所有切断头都应妥善处理；
安装：钢丝绳不应与设备的固定或移动部分磨擦，在有损坏或卡住风险的地方，应采取正确防护措施；
悬挂支承：穿过顶楼的转向滑轮或在其它需要悬挂支承的地方，钢丝绳应在滑轮上进行支承。
⑤钢丝绳配件
钢丝绳配件应采用表面镀锌的标准配件；
钢丝绳配件规格尺寸与钢丝绳匹配；
使用钢丝绳夹的地方，每个接头至少使便用3个正确安装的绳夹。
3、吊杆
a)吊杆采用圆管杆或桁架杆，管子或构架应平直、无扭曲变形；
b)管杆采用优质无缝钢管制造；
c)杆的接头应尽量少，接头采用实心圆棒与管子配合；
d)悬吊钢丝绳的端头用单独安装于杆上的调节装置进行调整；
e)管端：管端应配有带醒目颜色的永久性塑料帽或钢封头；
4、限位、定位、超程开关
a)限位及定位开关
i.行程终止限们开关：行程终止限位开关应能测出设备正常行程绺并使之停车；
ii.中间定位开关：在合适的地方配置中间定位开关和减速开关；
iii.直接碰撞限位开关：行程终止限位开关也可选用直接碰撞限位开关。
b)超程限位开关
超程限位开关：所有电动设备都应安装单独的超程限位开关，以防行程终止限位开关发生故障导致机械损伤。
4、电动机
a)工作循环：舞台机械按断续操作设定。每个工作循环规定为在载荷条件下6次全行程运转并有15min停顿；
可变功能机械系统由不同的分功能组成，且功能间会发生耦合。笔者基于FBS概念设计模型对可变功能机械系统进行研究，先将各分功能独立，分别建立自顶向下的设计模型，即先对功能进行分解，由功能-行为映射求解得到相应的行为层级结构，分析相应的行为模型，得出映射层结构方案。可变功能机械的FBS模型详解如图1所示。在研究可变功能机械系统时，本研究将分功能到行为和行为到结构的映射并行研究，功能总和代表了各分功能不同模型的集合，系统实现其中一个功能时，另一个分功能处于待用模式，为加以区分，用功能符号“F”+“i”（数字）代表分功能序号，用“or”（或者）连接各分功能。之后本研究建立分功能的层级结构及相应的功能分解模型、行为过程层级结构及其行为过程模型，最后进行映射求解。这种并列的设计过程存在交集，即这些分功能间具有耦合性，系统的功能分解有部分相似，例如当农用拖车的连接器连接不同的耕作设备可以完成不同的生产功能，施肥机可以进行移动施肥，洒水机完成浇灌工作等，系统的动力功能和传动功能并未发生改变，改变的仅是执行端的功能。本研究将相似的功能结构和行为结构以及方案层的具体实施构件组合用虚线连接，代表它们之间存在的特殊联系。为具体表达该设计过程中的模型联系，基于经典相似理论中对序结构的定义，本研究将系统要素按一定组成规律、一定顺序出现的序列结构称为序结构，序结构与系统有着紧密的联系。根据可变功能机械系统概念设计层次，笔者对序结构进行特征分析，分为功能序结构、行为序结构以及方案序结构。由于篇幅原因，本研究仅对功能分解和行为结构的序结构表达进行描述，并构建相似模型。
2相似模型构建
2.1功能序结构和行为序结构模型相似包括功能相似以及行为相似，功能具有相同的效果不代表行为也具有相似性。研究系统相似度时需要衡量功能相似度和行为相似度不同的权重值，建立相似模型，从系统的角度将不同的功能及其行为映射用序结构表达出来，用系统要素的方式进行模型构建。功能是表达系统特性最抽象的方式，功能的表达需满足：（1）能根据给定要求表示设计者的意图；（2）能准确描述满足设计要求的设计对象；（3）能被定性或者定量地评价，并可以测定设计意图的满意度。功能的系统要素为能量、物质和信息，每个功能要素都有其输入和输出，因此可以运用“输入流-输出流”的方法进行功能描述。功能要素在时间和空间上有一定的顺序，即功能序。本研究将功能序的关系进行分类，分别有组成关系、时序关系和因果关系如图2、图3所示。时序关系又有顺序关系，并存关系。功能序是功能序结构的基础组成。在概念设计模型中，功能是一个模糊而粗糙的概念，而行为相对而言更为具体，能激发设计者的灵感，引导设计者保证三大流（即物质、能量、信息）的有序流动，不违背自然规律。行为的系统要素包括运动学要素、力学要素和能量要素。结合目前行为结构的表达方法，本研究统一用“输入流-输出流”的方式表达行为序结构。行为可以分为基本行为和组合行为。基本行为对应基本结构，较为简单；组合行为由基本行为构成，包括运动转换行为、执行行为、检测行为、控制行为等，这些基本行为通过一定的顺序连接起来形成组合行为。行为序就是指这些基本行为和组合行为间的连接，行为序结构则表达了行为序间的连接关系。行为序结构分类如图4所示。行为序的关系有以下几种：①串联顺序关系；②并联同时关系；③选择发生关系。
2.2基于序结构的相似模型构建由相似第一定律即序结构定律可知，不同类型、不同层次系统存在一定的序结构，当系统序结构存在共同性时，系统之间出现相似特性，相似性大小随序结构的共同性程度增大而上升，反之则下降。上节已将可变功能机械系统概念设计中的功能层和行为层用序结构进行表达来探索功能和行为的相似性，本节在此基础之上运用数学建模对相似度进行计算。可变功能机械系统具有一定的相似性，即相似度大于零，某些功能或行为能通过改变一些系统组成就能形成新的功能系统，若是没有相似性即相似度为零，那么整个分功能系统就转变成了多功能的单个系统的集合，不在本研究的研究范围之内。本研究将系统或者系统的一部分进行序结构构建和分析之后，为每个序进行编码，用eik表示序要素的集合，要素包含属性和特征值，属性由所属功能或者行为的输入输出流决定，i是分功能编号，k是序的编号。相似序的概念是将分功能序结构的要素和特征联系形成两两组合的有序偶，用(e1k,e2k)表示。相似度由相似序的个数和相似序对相似的影响权重所决定，相似度以q表示，相似序个数决定的相似度为q1，影响权重决定的相似度。权重的分配也是相似度量的重要环节之一，主要包括主观权重分配方法和客观权重分配方法。相似序模型分析之后根据经典相似理论进行数学建模，系统的总相似度由功能、行为和结构的相似度综合得出。本研究根据所建立的序结构进行系统知识表达，计算可变功能间的相似性，设机械系统共有两个可变分功能，特征参数取自输入输出流的类型和数值，如功能的能量类型和所代表的数值等，对整个系统进行相似模型构建，并计算相应的相似度数值。相似求解模型如图5所示。建模的一般步骤可表述如下：（1）分别对分功能系统进行层次划分，建立基于功能或者行为结构的模型。可用输入流输出流的方式按2.1节所述分别建立分功能的具体模型，对应的序结构统计如表1所示。
3实例分析
笔者选取典型的可变功能机械系统进行研究，选取如图6所示的机床作为研究对象，通过更换不同的刀具执行机构可以获得钻孔，扩孔和铰孔3个不同的功能。可以看出，这是一种通过改变系统执行机构达到改变功能的情况。本研究按上文所述的步骤进行分析，首先由系统的可变功能得到功能的序结构模型，所建立的模型如图7所示。表3所示机床的可变功能由更换执行机构来实现，在系统层面上达到了改变功能的要求。本研究按上文所述，根据所建立的序结构模型，通过分析相似要素应用公式（1~3）得到系统功能级的相似度数值。
4结束语
机械设备是工业自动化生产设施，用其取代人工参与生产活动具有实用性特点，帮助企业解决高难度生产操作任务。随着工业生产与制造规模扩大化，机械设备工作期间产生的能耗系数越来越大，这与机械传动系统效能存在直接关系。对机械传动产生影响的主要因素有：（1）结构因素。当前，机械设备已广泛应用于不同领域，在工业制造与生产中发挥重要作用，自动化控制系统是主要模式。不同机械设备对内部结构要求不一样，机械传动能耗系数过大，很大一部分原因是由于内部结构不合理，机械零部件配合系数低，导致整台设备运行速率地下。机械传动有带传动、链传动、齿轮传动等不同方式，若传动结合组合不科学则会影响工作效率。（2）操作因素。实际应用阶段，操作人员掌控设备方法不标准，容易造成机械零部件损耗过大，传动系统运行带来的能耗量过大。例如，数控机床操作人员对主轴控制不稳定，传动部件启动后出现磨损，整台机床工作效能将受到很大的影响。对于手动机械来说，人工操作水平直接决定机械传动作业效率，一旦出现失误则会增大能耗系数。（3）保养因素。除了日常使用外，后期保养对机械系统功能也有很大的影响，也是降低系统能耗系数的一大原因。机械化工程普及背景下，机械设备取代人工操作是必然趋势，长期依赖机械设备也导致荷载量大增、故障率提高、维修次数增多。而后期保养措施不当将增加传动系统的能耗指标，对人员及设备安全构成威胁。
2机械传动系统节能设计方法
机械传动系统是机械系统的核心构成，传动机构的工作效率对整个机械设备运行有直接性影响。为了顺序现代机械工程改造要求，必须要提出切实可行的节能设计改造方案，维持机械工程运行速率的稳定性。结合常见的机械传动方式，其节能设计改造方法：（1）齿轮传动。齿轮传动是依靠主动齿轮依次拨动从动齿轮来传递动力的，齿轮传动节能设计的要点是保证齿轮瞬时角速度比始终保持稳定。定轴齿轮系在工作时所有齿轮的回转轴线固定不变。设计人员可根据齿轮传动类型详细设计，以最优齿轮组合方式执行传动工作。例如，从零部件耗损率控制角度考虑，设计改造时可按照两齿轮传动时的相对运动为平面运动、空间运动，再将其分为平面齿轮传动、空间齿轮传动，选择最高效的方式作为机械设备动力来源，减少了齿轮啮合磨损。（2）蜗轮蜗杆传动。涡轮蜗杆传动效率偏低，且零部件磨损较大，长时间运行会出现不同程度的故障问题，阻碍了机械设备的稳步运行。在节能改造设计中，可用专用工具安装或拆卸，禁止用锤子敲击减速机部件；根据公差配合要求装配蜗轮输出轴；严格采用原厂配备的齿轮和蜗轮蜗杆进行成对更换；在空心轴上涂红丹油或防粘剂，防止配合面积垢和过度磨损产生的生锈。（3）带传动。机械设备选用带传动系统具有安装便捷、易操控等特点，但是带传动长时间处于高速、高温旋转状态下，易容易出现断裂、耗损等问题。节能设计中，需对主动轮、从动轮、环形带等进行优化设计，进而提高传动机构的稳定性。（4）链传动。链传动由主动链轮、从动链轮和环形链条组成，环形链条作为中间挠性件装在平行轴上，动力和运动的传递依靠链轮轮齿与链条的啮合动作完成。一般来说，链传动节能设计与改造需注意链条、链轮的高效搭配。例如，链传动工作时，为了便于链条联成环形时内、外链板正好相接，链接数一般取偶数；为了便于链接的啮合，链轮轴面齿形两侧应设计成圆弧状；链传动接头处需要用开口销或弹簧夹夹紧。链传动节能设计要考虑传动机构形式，合理控制小链齿轮数量，小链齿轮数尽量多一些。
3机械传动系统防护设计
机械工程快速发展趋势下，人们对机械系统结构组合形式展开深入研究，如何在满足机械系统工作性能前提下，通过优化系统结构以实现节能化控制，这是现代机械科技改造的先进趋势。机械传动系统防护也是节能改造设计的一部分内容，可综合防范机械故障发生带来的异常损耗。（1）齿轮传动。传动系统是机械设备的核心部分，能够为整台装备提供足够的动力来源，维持内部元器件持续运转。为了保证传动系统工作的连续性和稳定性，避免传动系统零部件产生异常工况造成的危险事故，齿轮传动机构必须安装全封闭的防护装置。（2）皮带传动。动力是维持一切机器设备运行的基本条件，传动系统是机械设备创造动力的根源。皮带传动装置可以采用全封闭型防护装置或带有金属骨架的防护网，也可以采用防护栏杆，从而保证皮带传动的耐用性和连续性。（3）联轴器。除了对机械设备直接性的改造设计，还要注重设备使用后期的综合养护，才可不断延长设备的使用寿命。联轴器需要加装防护罩，确保其在工作时不被破坏，从而延长使用寿命，比如Ω型防护罩；安全联轴器可以保证其在工作时没有突出的部分，确保联轴器的工作安全。
4结束语
课程设计是对课程内容的应用性训练环节，是学生应用所学知识进行阶段性的专业训练过程，也是对理论教学效果的检验。通过这一环节使学生在查阅资料、理论计算、数据处理等方面得到基本训练，培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力和严谨的工作作风，树立正确的规划、设计思想。
课程设计论文准备
（1）课程设计（论文）开始前应准备好教学大纲、任务书和指导书等必要
的教学文件，以及教学参考资料、范例等。
（2）在满足教学大纲和教学基本要求的前提下，课程设计选题应使学生得
到较全面的能力训练，达到培养学生实践技能的目的。题目的深度、广度和难度要适当，使学生能在规定时间内完成任务。必须明确每个学生独立完成的部分，做到参数、指标或侧重点不同，避免因工作任务雷同而出现抄袭现象。
2、课程设计（论文）指导教师的配备和职责
（1）指导教师应在课程设计（论文）开始时向学生下达任务书并公布具体
考核方式。
（2）指导教师应检查和监督学生的出勤、工作进度，保证足够的指导时间，
对学生遇到的问题要及时指导，注重启发、引导、鼓励学生提出独立见解，适当组织讨论，充分发挥学生的主体作用，发掘学生的创新潜能。
（3）指导教师应认真审查学生完成的设计论文，客观公正地评价学生成绩；
将课程设计论文资料整理齐全，按要求存档，并填写有关报表。
3、课程设计论文的任务书和指导书
（1）课程设计（论文）任务书和指导书由指导教师拟订、撰写，经系主任
审查后，在布置课程设计（论文）任务时印发给学生。
（2）课程设计（论文）任务书的内容应包括：设计（论文）题目、已知技
术参数（题目背景）、设计（论证、调研）要求、设计（分析）方法、指导教师与系主任签字。
（3）课程设计（论文）指导书应包括设计步骤、设计要点、主要技术步骤
和关键分析、方案比较内容等。
4、成绩评定与资料归档
（1）学生课程设计论文完成后，由学生按要求装订成册，指导教师应组织
评审。课程设计论文成绩根据学生的考勤、课程设计论文完成质量综合评定，其权重由教学基层单位确定。成绩采用五级分制评定。
（2）指导教师在课程设计论文工作结束后填写《内蒙古科技大学课程设计
（课程论文）工作总结表》。
（3）课程设计（论文）成果及相关材料由学院保留四年。对于优秀课程设
计（论文），保管期限可适当延长或移交学校档案室存档。
课程设计论文要求
课程设计论文的内容应包括：
1．封面
2．任务书
3．目录
4．正文
（1）．论文题目；
（2）．技术参数、设计步骤；
（3）．设计理论分析方法
（4）．设计结论及其分析
5．参考文献
注意：绝不允许课程设计论文雷同，一经发现全部计为零分！ （即便课程设计的内容相同或相近，在文字叙述中也要有自己独有的文字表达出 来，所有的图都要自己画，一旦发现报告中出现网络下载的图片取消成绩） 课程设计论文的格式要求：
论文使用A4纸打印，中文字符一律使用宋体，西文字符一律使用Times New Roman字体
一级标题采用小三号字加粗，两端对齐，段后空一行；二级标题采用四号字加粗，两端对齐；三级标题采用小四号字加粗，两端对齐；正文采用小四号字，两端对齐，1.5倍行距，首行缩进2字符。题目、目录、附录、参考文献等标题采用小三号字加粗，居中对齐，段后空一行。
图标题应在一级编号下顺序编号，如图1.1、图1.2、图2.1、图2.2??，居中置于图的正下方，段后空一行。
表标题应在一级编号下顺序编号，如表1.1、表1.2、表2.1、表2.2??，居中置于表的正上方，段前空一行。
页眉采用五号字居中注明“内蒙古科技大学课程设计论文”字样，页脚采用五号字居中标注页码（摘要和目录采用罗马数字，其它采用阿拉伯数字）。
（1）篇幅
课程设计论文的篇幅为3--4千字左右。
（2）装订
论文按封面、任务书、目录、正文、附录、参考文献的顺序装订成册。
题目：
关键词：角色协同；工作流；毕业论文；管理系统
中图分类号：TP31 文献标识码：A
1 引言（Introduction）
本科毕业论文是本科生的一门重要实践课程，也是大部分教师和教学管理人员每年都要面临的一项烦琐工作。从出题、选题，再到写作与指导、评审与答辩等，整个过程都需要教学管理人员、教师、学生投入大量的精力。传统的本科毕业论文指导与管理工作存在以下主要问题：
（1）师生协同不足：学生离校实习、教师无固定办公地点等，导致学生与教师见面不易，信息沟通不畅，师生交流不充分。由于教师工作比较繁忙，每个教师要同时指导多名学生，导致学生和教师很难在工作时段内同时有空闲时间来进行面对面地指导，难以实现老师与学生之间的互动，教师对学生论文评阅效率低下。
（2）工作压力大：本科毕业论文整个工作流程的工作环节多，参与人员多，时间跨度长，业务流程繁杂，工作量庞大，工作烦琐、易重复。
（3）信息化程度低：本科毕业论文各个工作环节会产生阶段文档，而且前后各阶段文档之间有着密切的关联关系；大量的打印文档不利于师生对文档的查阅、保存，且不环保。即使使用电子文档，但未建立关联关系，不利于收集、查询和统计。
（4）监管力度不足：传统毕业论文写作与指导过程缺乏有效的监管力度，难以保证师生按时完成各项工作。缺少第三方监管本科毕业论文写作与指导过程的完整记录，难以解决导师与学生之间就论文完成情况及论文质量相互推卸责任的问题。
针对上述问题，国内研究者们提出了不同的毕业论文管理系统，文献[1―4]建立了基于WEB方式的论文管理系统，文献[5]提出了基于本体的论文管理系统，文献[6]提出了基于工作流的论文管理系统，但是这些研究在师生协同、提高工作效率、加强监督方面仍存在不足。因此，本文提出一种角色协同的工作流模型；根据模型中的系统工作流状态，利用时间和事件触发机制，对用户指派角色、对角色指派权限，再通过各个角色之间的协同，完成毕业论文各项工作，解决传统人工方式的论文管理工作中存在的问题，提高工作效率、减轻工作压力、增强监管力度、提高论文管理工作的信息化水平。
2 相关知识（Related work）
角色：是相关权限命令的集合，使用角色的主要目的是简化权限管理，角色主要由权限和用户构成[7]。
协同：就是打破资源（如人、财、物、信息和流程等）之间的各种壁垒和边界，使它们为共同的目标而进行协调的运作，通过对各种资源最大的开发、利用和增值以充分达成共同的目标[8]。
工作流：是指一类能够完全自动执行的经营过程，根据一系列过程规则，将文档、信息或任务在不同的执行者之间进行传递与执行[9]。作为计算机支持的协同工作研究的一个重要方向，工作流管理的主要目标是通过调用有关的信息资源与人力资源来协调业务过程中的各个环节，使之按照一定的顺序依次进行，从而实现业务过程的自动化。工作流技术通过将工作分解成为良好的任务、角色，按照一定的规则和流程来执行这些任务并对它们进行监控，以达到提高办事效率、降低工作成本的目的[10]。
时间触发机制[11，13]是指将时间域分成离散的时间间隔，将消息的传输分配在一定的时间间隔内完成。
事件触发机制[12，13]是指在工作流程中，根据其他事件的发生而产生相应动作（称为触发动作）干预工作进程。
3 角色协同的工作流模型（The role-collaborative
workflow model）
本节首先对角色协同的工作流模型（Role-collaborative Workflow Model，RcW）进行描述，然后基于该模型进行建模。
3.1 模型的组成元素
角色协同的工作流模型由用户主体、角色主体、任务主体、系统工作流状态、访问权限、角色指派、权限指派和角色协同这八个元素组成。下面将分别对这八个元素进行描述。
用户主体：是指提出指派角色请求的实体，使用符号u表示，用户主体的集合使用符号U表示。
角色主体：是指提出指派权限请求的实体，使用符号r表示，角色主体的集合使用符号R表示。在本科毕业论文的整个工作当中，存在着教学管理人员（教学院长、系主任、教学秘书）、教师（指导老师，交叉评阅老师，答辩老师）以及学生这些不同的角色，所以论文管理系统中的角色主体集合表示为：
（1）
公式（1）中，M表示管理员，T表示教师，S表示学生。
任务主体：是指接受r访问的实体，也是工作流各个环节的核心，使用符号t表示，任务主体的集合使用T表示。论文管理系统中的任务主体集合围绕着论文展开，表示为：
系统工作流状态：是指RcW模型在整个论文工作流程（如图1所示）中，r访问t时的快照，使用符号s表示，系统工作流状态集合使用符号S表示，包含r访问的对象t和访问时间time两个元素。论文管理系统中的系统工作流状态集合表示为：
访问权限：是指r访问工作流中任务主体的方式，使用符号p表示，访问权限的集合使用符号P表示。论文管理系统中的访问权限集合表示为：
角色指派：是指在系统工作流状态下对u指派r的方式，使用符号UA表示。RcW模型中，同一个u能够被指派多个r，但是在同一s状态下，一个u只能被指派一个r，因此角色指派由s决定。角色指派函数表示为：
权限指派：是指在系统工作流状态下对r指派p的方式，使用符号PA表示。RcW模型中，不同的r访问的t不一样，对t的访问权限也不同，且同一r在不同的s状态下，对t的访问权限也不同，因此，权限指派由s决定。权限指派函数表示为：
角色指派和权限指派都由s决定，s的状态由s中的两个元素t和time决定，s中的元素time是被分成离散的时间间隔，t的触发被分配在一定的时间间隔内完成，这样就应用到了时间触发机制的原理。例如在开题报告提交时间结束时，则激活论文写作与指导阶段的工作流程中的t，开始初稿的提交；在论文定稿提交时间结束时，则冻结论文写作与指导阶段的工作流程中的t。
同时在RcW模型中，部分流程的ti的触发等待着ti-1事件的完成来激活自身状态。不同的用户角色访问不同t，则被指派不同权限，这样就应用到了事件触发机制的原理。例如学生在论文初稿tk提交完成后，触发导师指导评阅论文初稿tk+1的工作进程；导师在论文初稿的评阅tk+1提交完成后，激活学生提交修改稿tk+2的工作进程。
因此角色指派和权限指派都考虑到了时间和事件触发机制。
角色协同，是指在RcW模型中，各个角色主体之间打破时间、空间、物质等资源之间的各种壁垒和边界，使他们为完成共同目标而进行协调的运作，通过对各种资源最大的开发、利用和增值以充分达成共同目标，使用符号RC表示。角色协同函数表示为：
在毕业论文管理系统中，大部分工作需要教学院长、系主任、教学秘书、教师和学生等这些角色之间的协同RC来完成。例如，导师与学生之间协同完成论文的指导与写作，最终完成共同目标――论文定稿的完成。
这样，RcW模型可以表示为八元组：
RcW模型运行的充分必要条件为：不存在u无法被指派r，不存在r无法被指派p，不存在t无法被访问。
3.2 角色协同的工作流模型
基于RcW模型的组成元素，根据RBAC96[14]的框架对RcW模型进行建模，在RcW模型中添加了会话集和约束集，如图1所示。
图1 RcW模型
Fig.1 RcW model
RcW Model：
U：用户主体集合；R：角色主体集合；
T：任务主体集合；P：访问权限集合；
Sessions：会话集――各主体之间的会话；
Constrains：约束集――约束各主体之间的指派关系。
OP={execute}，操作集合
P=OP×T～Constrains（S）
UAU×R，用户与角色的指派关系
roles（u）：U2R～Constrains（S），对用户指派角色的函数映射。
roles（u）={（ri）|（[（ri，u）∈UA}
PAR×P，角色与权限的指派关系
per： R2P～Constrains（S），对角色指派权限的函数映射。
per（ri）={（p，ti）|[（ri，p，ti）∈PA]}
RC（RiTk）×（RjTl） i≠j 角色之间的协同
在RcW模型中，为确保用户角色指派的正确性，根据用户与角色的指派关系和用户指派角色的函数映射，设计了用户角色指派算法。如下所示。
用户角色指派算法（Algorithm of User-Role Assignment）：
{
Initialize： R；//可指派角色集合
R =GetRofUA（u）；
If R is Null
Return NULL；
For each r in R
if r match current S//如果角色r与当前状态相匹配
Assign r to u；
exit for；
Else Next r；
End for
If OutofMaxR（u，R）//如果超出可指派角色集合
Return NULL；
}
在RcW模型中，为确保角色权限指派的正确性，根据角色与权限的指派关系和角色指派权限的函数映射，设计了角色权限指派算法。如下所示。
角色权限指派算法（Algorithm of Role-Permission Assignment）：
{
If （r，t）（R，T，PA） is NULL
//如果当前（r，t）无法与角色权限集合相匹配
Return NO PREMISSION；
Else
If Activate（t）//如果当前任务被激活
Return READ & WRITE；
ElseReturn READ ONLY；
}
根据RcW模型，实现基于RcW模型的毕业论文管理系统。下一节对该系统和传统人工方式进行应用研究比较与结果分析。
4 应用研究与结果分析（Application studies and
results analyzes）
为了验证基于RcW模型的本科毕业论文管理系统在解决传统人工论文管理方式中存在的问题的实用性，基于角色协同的工作流模型的本科毕业论文管理系统已在西南大学外国语学院试运行，网址：http：//202.202.121.101/pdms。
对于传统的人工论文管理的方式，通过外国语学院教务管理人员提供的信息，收集整理了2011―2013年这三届西南大学外语学院本科毕业论文管理工作的数据。
对于系统进行论文管理的方式，通过系统对论文管理工作整个流程的完整记录，收集整理了2014届外语学院毕业生通过本系统完成毕业论文的数据。
对于传统人工方式和系统方式的各项数据，主要从以下几个方面进行比较与分析。首先，在完成各个相同阶段的管理工作耗时进行了比较，结果如表1所示。
表1 各阶段工作的耗时对比
Tab.1 Time for each management stage
工作阶段 传统人工方式耗时 系统方式耗时
2011 2012 2013 2014 2015
给学生安排导师 2.5days 3days 3days 3.2min 2.8min
统计提交任务书人数 20―30
min/time 20―30
min/time 20―30
min/time 0.13
sec/time 0.12
sec/time
统计提交开题报告人数 20―30
min/time 20―30
min/time 20―30
min/time 0.11
sec/time 0.13
sec/time
统计提交论文定稿人数 20―30
min/time 20―30
min/time 20―30
min/time 0.14
sec/time ――
安排答辩分组 2days 2days 2days 3.7min ――
统计学生成绩 1day 1day 1day 0.54sec ――
查找 10―20
min/time 10―20
min/time 10―20
min/time 0.12
sec/time ――
说明：在统计提交任务书、开题报告和论文定稿人数的时候，如果有未提交的，还需要列出未按时提交论文稿件的学生名单。目前为止，2015届毕业生的论文工作完成了一部分，只有部分数据。2011―2013的数据是由外国语学院的教务管理人员提供的，2014―2015的数据是通过系统操作20次的平均值。
然后，在各个阶段论文稿件的按时提交比例方面进行了比较，结果如表2所示。
表2 每阶段学生教师完成情况的数量对比
Tab.2 The number of submission on time
工作
阶段 传统人工方式 系统方式
总人数 2011
按时完成人数 比例 总人数 2012
按时完成人数 比例 总人数 2013
按时完成人数 比例 总人数 2014
按时完成人数 比例
指导
方向 141 120 85.1% 145 114 78.6% 146 117 80.1% 143 139 97.2%
论文
方向 571 472 82.7% 563 501 89.0% 579 498 86.0% 541 524 96.9%
任务书 571 469 82.1% 563 468 83.1% 579 472 81.5% 541 540 99.8%
开题
报告 571 473 82.8% 563 439 78.0% 579 472 81.5% 541 537 99.3%
定稿 571 483 84.6% 563 453 80.5% 579 463 80.0% 541 531 98.2%
论文
评阅 571 476 83.4% 563 468 83.1% 579 501 86.5% 541 529 97.8%
交叉
评阅 571 483 84.6% 563 455 80.8% 579 510 88.1% 541 535 98.9%
说明：由于传统人工方式无法对论文指导过程进行记录，传统人工方式在论文指导过程中无数据。修改稿在论文指导过程中，论文稿件有多次提交的情况，在表中使用的数据是修改稿第一次提交和第一次评阅的数据。2011―2013的数据是由外国语学院的教务管理人员提供的，2014的数据是系统记录的。
由表1中的数据可以看出，通过本系统进行本科毕业论文相关工作，极大地减少了工作时间，提高工作效率，同时减轻了教学管理人员的工作量。由表2的数据分析可以明显看出，在通过使用进行本科毕业论文相关工作时，本科论文过程中各项工作的完成率相较于传统模式平均提升了15%，各个阶段完成工作比大幅提升。通过在线提交，在线指导，在线监控论文进程，方便了师生之间论文的写作与指导，同时实现了对论文指导过程的全程记录，对论文指导工作的评价与衡量提供可靠的依据。
论文存储：2011届纸质任务书、开题报告和论文各571份，2012届纸质任务书、开题报告和论文各563份，2013届纸质任务书、开题报告和论文各541份，总占地1.14m3；2014届各种电子版的论文稿件共计9514份，占5.15GB的硬盘容量。纸质论文需要大量的打印，不环保，电子格式的论文稿件存储占地空间小，不需要打印大量的纸质文档，十分环保，且在系统中查找论文稿件十分方便。
在2011―2013年的本科毕业论文工作中，发生学生稿件遗失、需要学生重新提交的情况平均17例；给导师发送论文出错情况平均发生8例；在2014届，由于使用了本系统，未发生上述两种情况。在2011―2013年，学生未按时完成论文，与导师相互推卸责任的情况平均有5例，同时由于无依据可寻，处理此种情况很麻烦；在2014届中发生此种情况三例，直接查看整个工作过程的记录，根据记录处理，十分方便且具有说服力。
5 结论（Conclusion）
基于角色协同工作流模型的本科毕业论文管理系统已初次在西南大学外国语学院使用，运用角色协同和工作流的技术，采用时间触发机制和事件触发机制的原理，较好地解决了传统人工管理方式存在的四大问题，有效地减轻了教学管理人员、教师、学生完成本科毕业论文工作的工作量，提高了本科毕业论文工作的工作效率，取得了较好的教学成果；且系统全程保留了本科毕业论文工作在各个阶段产生的文档和数据，记录了论文指导的整个过程，可以为教师进行论文工作的绩效评估提供依据。
在RcW模型中，考虑优化算法的设计，优化用户角色指派算法和角色权限指派算法；在系统工作流状态中加入短信实体，实时通知用户关于工作流的状态，是今后的研究发展方向。
参考文献（References）
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作者简介：
戴庆辉1958年生于河北省枣强县，1982年以所学专业课全优的成绩毕业于华北电力大学，留校任教。1990年任设计专业教研室主任。1999年受聘大学教授和研究生导师。2000年至今任现代工业工程研究所主任。他是长年辛勤工作在我国高等教育第一线的教师。
恪守职责行胜于言
戴庆辉已从事高校教学工作30年，恪守职责是他在教学工作中的首要信条。执教以来，他主讲过研究生课程5门，《现代设计理论与方法》、《技术战略与创新》、《现代工业工程》、《数值分析》和《创新设计》。主讲过本科生课程12门，现主讲《机械系统设计》、《电力机械》和《工业工程概论》等。
课堂教学追求卓越。2000年他负责并主研的“机械系统设计现代化教学的研究与实践”荣获“河北省教学成果三等奖”；2002年他独立完成的“专业课教学的创新与实践”荣获“河北省高教科研成果二等奖”。同年他主讲的专业主干课《机械系统设计》被评为“河北省优秀课程”，2003年转为首批“省级精品课程”。这是全校最早获此荣誉的专业课。2007年该课程在河北省第二轮精品课程建设评估中再次斩获“省级精品课程”殊荣。
实践教学力争一流。截至目前，他已指导过27届毕业设计和23届校外生产实习，还指导了大量的课程设计和上机实习。他非常重视对学生能力的培养。1990年他指导的毕业设计“火电厂大型泵与风机节能调速装置”，被原能源部评为一等奖，并在全国电力高校优秀毕业设计中名列第一。近年来，他领导教学团队创建了工业工程专业实验室，建成了适于专业教学的现代化“微型工厂”，使实验开出率达到教学大纲要求的100%；还全力配合校工程训练中心，成功获得了“国家级实验教学示范中心”。他潜心指导创新实践，于2012年带领学生获国家发明专利2项：“多能源联合发电装置”；“一种车流碾压发电装置”。
爱岗敬业业精于勤
戴庆辉早在1991年就荣获全校首届青年教师讲课比赛一等奖；1996年荣获“河北省‘三育人’标兵”；1997年荣获“河北省优秀教师”；2008年荣获大学“教学优秀特等奖”，2009年荣获“河北省高等学校教学名师”。
计算机理论双目立体视觉运动平台的动力学仿真分析
一、引言
随着信息、处理、计算机技术的发展，人们对于机器能够仅仅获取以一些平面的二维视觉信息越来越不满意，人们设想借助计算机的技术，能使机器人真正能“看到”精彩的三维世界。计算机技术、视觉传感器技术、摄像技术以及立体视觉理论的发展，利用视觉传感器来获取环境图像，并用计算机实现对视觉信息的处理，从而形成立体视觉，逐渐使这一设想变成现实[1-4]。本文采用了目前国内外进行机电一体化系统设计时最常用的虚拟样机技术，基于3D数字化设计平台UG，采用赫尔姆霍茨模型作为参考设计了一种新型的具有三自由度的双目立体视觉运动平台，如图1所示。
二、运动学仿真验证立体视觉运动平台的运动空间范围
运动学仿真的目的是为了验证立体视觉运动平台动力模型建模的合理性，检查运动自由度范围是否达到设计指标中要求的“眼睛”左右偏航运动空间范围（±60o）、“头部”俯仰运动空间范围（±45o）。同时通过运动学仿真，还可以检查视觉运动平台动力模型各个部件的之间有没有产生运动碰撞干涉。本文采用机械系统动力学自动分析软件ADAMS对运动平台进行运动仿真分析[5]。
经过运行运动学仿真，可以得知各个自由度的运动空间范围如下：
（一）左偏航极限±60度、右偏航极限±60度、俯仰极限±45度位置，如图2所示
（三）没有发生偏航运动，仰视极限负45度位置，如图4所示
偏航和俯仰运动各个自由度运动范围曲线图如图5，图6，图7所示。从上面各个极限位置、偏航和俯仰运动各个自由度运动空间范围曲线图可以观察到部件之间没有产生运动碰撞干涉现象，各个自由度的运动空间范围达到了设计的要求，从仿真结果也可以看出本运动平台运动空间范围广，验证了本视觉运动平台达到了运动功能的要求，说明本立体视觉运动平台的机械系统结构设计是合理的，这为一般机器人立体视觉运动平台的机械结构设计提供实用的改进和参考依据。
三、驱动电机的输入扭矩分析
要验证选择的驱动电机的输入扭矩是否够，那么要测量俯仰电机和偏航电机的扭矩。在立体视觉运动平台中，电机主要是要克服转动过程中转动头和摄像机等运动部件的负载转矩。运动部件的负载扭矩在ADAMS中通过测量扭矩的方式测量出来，如下图8，图9分别是偏航电机和俯仰电机的负载扭矩。
通过图8和图9，可以知道偏航和俯仰电机的负载是时间连续曲线。当偏航或俯仰运动到极限点时，驱动电机要进行变向运行，负载扭矩的方向也发生变化而出现突变拐点，拐点的值便是负载扭矩最大值，可以得知选择的电机的扭矩是足够的。仿真结果对双目立体视觉运动平台的控制系统的性能定性分析提供了一种评价手段。
四、结论
仿真的结果验证了视觉运动平台的俯仰和左右偏航自由度的运动空间范围符合设计要求。根据仿真结果可以看出本运动平台运动空间范围广，验证了本视觉运动平台达到了运动功能的要求，说明本立体视觉运动平台的机械机构设计是合理的，这为一般机器人立体视觉运动平台的机械系统结构设计提供实用的改进和参考依据。
并通过仿真求解出俯仰电机和左右偏航电机的负载扭矩曲线，仿真结果对双目立体视觉运动平台的控制系统的性能定性分析提供了一种评价手段。
参考文献：
[2]贾云得.机器视觉[M].北京:科学出版社,2000,(4):1-10.
关键词：立体视觉；运动平台；ADAMS
一、引言
随着信息、处理、计算机技术的发展，人们对于机器能够仅仅获取以一些平面的二维视觉信息越来越不满意，人们设想借助计算机的技术，能使机器人真正能“看到”精彩的三维世界。计算机技术、视觉传感器技术、摄像技术以及立体视觉理论的发展，利用视觉传感器来获取环境图像，并用计算机实现对视觉信息的处理，从而形成立体视觉，逐渐使这一设想变成现实[1-4]。本文采用了目前国内外进行机电一体化系统设计时最常用的虚拟样机技术，基于3D数字化设计平台UG，采用赫尔姆霍茨模型作为参考设计了一种新型的具有三自由度的双目立体视觉运动平台，如图1所示。
二、运动学仿真验证立体视觉运动平台的运动空间范围
运动学仿真的目的是为了验证立体视觉运动平台动力模型建模的合理性，检查运动自由度范围是否达到设计指标中要求的“眼睛”左右偏航运动空间范围（±60o）、“头部”俯仰运动空间范围（±45o）。同时通过运动学仿真，还可以检查视觉运动平台动力模型各个部件的之间有没有产生运动碰撞干涉。本文采用机械系统动力学自动分析软件ADAMS对运动平台进行运动仿真分析[5]。
经过运行运动学仿真，可以得知各个自由度的运动空间范围如下：
（一）左偏航极限±60度、右偏航极限±60度、俯仰极限±45度位置，如图2所示
（三）没有发生偏航运动，仰视极限负45度位置，如图4所示
偏航和俯仰运动各个自由度运动范围曲线图如图5，图6，图7所示。从上面各个极限位置、偏航和俯仰运动各个自由度运动空间范围曲线图可以观察到部件之间没有产生运动碰撞干涉现象，各个自由度的运动空间范围达到了设计的要求，从仿真结果也可以看出本运动平台运动空间范围广，验证了本视觉运动平台达到了运动功能的要求，说明本立体视觉运动平台的机械系统结构设计是合理的，这为一般机器人立体视觉运动平台的机械结构设计提供实用的改进和参考依据。
三、驱动电机的输入扭矩分析
要验证选择的驱动电机的输入扭矩是否够，那么要测量俯仰电机和偏航电机的扭矩。在立体视觉运动平台中，电机主要是要克服转动过程中转动头和摄像机等运动部件的负载转矩。运动部件的负载扭矩在ADAMS中通过测量扭矩的方式测量出来，如下图8，图9分别是偏航电机和俯仰电机的负载扭矩。
通过图8和图9，可以知道偏航和俯仰电机的负载是时间连续曲线。当偏航或俯仰运动到极限点时，驱动电机要进行变向运行，负载扭矩的方向也发生变化而出现突变拐点，拐点的值便是负载扭矩最大值，可以得知选择的电机的扭矩是足够的。仿真结果对双目立体视觉运动平台的控制系统的性能定性分析提供了一种评价手段。
四、结论
仿真的结果验证了视觉运动平台的俯仰和左右偏航自由度的运动空间范围符合设计要求。根据仿真结果可以看出本运动平台运动空间范围广，验证了本视觉运动平台达到了运动功能的要求，说明本立体视觉运动平台的机械机构设计是合理的，这为一般机器人立体视觉运动平台的机械系统结构设计提供实用的改进和参考依据。
并通过仿真求解出俯仰电机和左右偏航电机的负载扭矩曲线，仿真结果对双目立体视觉运动平台的控制系统的性能定性分析提供了一种评价手段。
参考文献：
[1]唐新星.具有立体视觉的工程机器人自主作业控制技术研究[J].吉林大学博士论文，2007，(12):10-11.
[2]贾云得.机器视觉[M].北京:科学出版社，2000，(4):1-10.
[3]朱正德.零部件表面缺陷的机器视觉检测模[J].MC现代零部件，2005，(9):68.
[4]龙甫荟，郑南宁.计算机视觉模型的研究与发展[J].信息与控制，1997，26，(2):113.
机械设计论文参考文献：
[1]杨柳，姜海涛.浅谈现代机械设计的特点及创新[J].机电信息，2013（03）：155+157.
[2]王科炜，樊百林.中国传统哲学思维在现代机械工程设计中的应用[J].吉林省教育学院学报（下旬），2013（09）：143-144.
[3]贺春华，张湘伟，吕文阁.传统优化算法与竞选算法应用于机械优化设计的比较[J].广东工业大学学报，2010（03）：46-50.
[4]宋昊妍.论现代设计方法在矿山机械设计中的应用[J].机电技术，2015.
[5]刘毅.现代设计理论和方法在煤矿机械设计中的应用[J].科技风，2013.
机械设计论文参考文献：
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机械设计论文参考文献：
[1]毛银氚.浅谈机械设计技术的现状与趋势[J].装备制造技术.2012.
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