中厚板板形儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過(guò))

下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 中厚板板形儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（ 4）班 姓 名 ： 壽飛鋒 學(xué) 號(hào)： B09300421 指導(dǎo)教師： 胡旭曉 2013 年 5 月 15 日 中厚板板形儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 浙 江 理 工 大 學(xué) 機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明 我謹(jǐn)在此保證：本人所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)，凡引用 他人的研究成果均已在參考文獻(xiàn)或注釋中列出。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)與圖紙均由本人獨(dú)立完成，沒(méi)有抄襲、剽竊他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的研究成果行為。如出現(xiàn)以上違反知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況，本人愿意承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。 聲明人（簽名）： 年 月 日 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 摘 要 中厚板（ 厚度 為 mm 25.0-4.5 的鋼板 ）是我們?nèi)粘９I(yè)加工中經(jīng)常用到的一種基礎(chǔ)材料 ，它在工業(yè)生產(chǎn)中需求量非常大，起著中流砥柱的作用。所以我們對(duì)中厚板的質(zhì)量要求有了很高的標(biāo)準(zhǔn)，其中包括對(duì)它進(jìn)行尺寸測(cè)量如：長(zhǎng)度，寬度和平坦度等。長(zhǎng)度是中厚板軋制產(chǎn)品的一項(xiàng)關(guān)鍵的質(zhì)量指標(biāo)，對(duì)軋制生產(chǎn)線、產(chǎn)品的應(yīng)用都有很大的影響。近年來(lái)，隨著我國(guó)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，我們對(duì)鋼材的需求量以及品質(zhì)感也提出了更高的要求。長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)為后續(xù)一系列鋼板檢測(cè)系統(tǒng)提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支撐，將會(huì)直接影響到后期產(chǎn)品的質(zhì)量。 由于冷軋中厚板在輥道上的輸送速度是輪廓檢測(cè)過(guò)程中的一個(gè)非常關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，因此對(duì)速度的測(cè)量精度直接關(guān)系到輪廓檢測(cè)的準(zhǔn)確程度。 本論文研究的是采用一種新型的非接觸式測(cè)速方法與傳統(tǒng)的測(cè)量方法有很大不同。 鋼板長(zhǎng)度是通過(guò)多普勒激光測(cè)速儀得到速度，依據(jù)一段時(shí)間內(nèi)測(cè)量的速度來(lái)計(jì)算鋼板的長(zhǎng)度。 求得各個(gè)緯度的長(zhǎng)度，平均長(zhǎng)度，最大長(zhǎng)度和最小長(zhǎng)度。由于條件所限，實(shí)驗(yàn)主要采用 Labview 軟件構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)程序。隨著系統(tǒng)的運(yùn)行能立即得出所需要的關(guān)鍵數(shù)據(jù)以便用來(lái)分析。以下是論文的詳細(xì)內(nèi)容： 第 1章 本章主要是介紹中厚板及板形儀的定義。國(guó)內(nèi)外中厚板板形儀的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，以及中厚板長(zhǎng)度檢測(cè)的研究意義和價(jià)值。根據(jù)其發(fā)展現(xiàn)狀和研究的重要性，設(shè)計(jì)一套完整的長(zhǎng)度檢 測(cè)系統(tǒng)。 第 2章 本章根據(jù)研究所需設(shè)計(jì)檢測(cè)儀系統(tǒng)的整體構(gòu)架，其中包括傳感器，多普勒測(cè)速儀的位置安裝定位。重點(diǎn)介紹長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理。 第 3章 本章論述檢測(cè)系統(tǒng)的組成和相關(guān)參數(shù)，著重介紹多普勒激光測(cè)速儀工作原理。 第 4章 本章主要介紹運(yùn)用 Labview 構(gòu)建程序框圖和前面板。通過(guò)運(yùn)行虛擬程序得到相應(yīng)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 第 5章 使用 Matlab 軟件編寫(xiě)程序用來(lái)處理測(cè)量所得數(shù)據(jù)。 第 6章 本章主要是總結(jié)研究過(guò)程中所遇到的問(wèn)題和對(duì)構(gòu)建的程序框圖所產(chǎn)生的一些不足，提出解決之道和展望未來(lái)研究方向。 關(guān)鍵詞： 長(zhǎng)度檢測(cè) 多普勒測(cè)速 程序框圖 總結(jié) 中厚板板形儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) Abstract Steel plate is often used as a base material in our industrial process .We need a great quantity numbers. It plays a very important role. So we want have the quality of steel plate by a very high standard. Include its size measurement such as length, width and flatness, etc. The length is a key quality indicator, has a significant impact in production lines and product application. In recent years, with the continuous development of Chinas modernization, Demand for steel plate and a sense of quality we also put forward higher requirements. Length detection system give the follow-up series of steel plate detection system provides key data support will directly affect the latter part of the quality for the product. Cold-rolled plate in the conveying speed of the rollers is a very critical detection process data, the accuracy of speed measurement is directly affects the accuracy of the contour detection. This study is the use of a new type of non-contact speed is very different from the traditional measurement methods. It is measure speed by Doppler velocimetry and Multiplied by the measurement time that can have the measuring length. At the same time, determines all latitude length and an average length, maximum length and minimum length. Due to limited conditions, experiment using Labview software to build the entire system testing procedures. With the operation of the system can immediately draw the critical data needed to be used. Here are the details: Chapter 1, Introduced the steel plate and Shapemeter definition. Home and abroad the steel plate Shapemeter the research status and development trends, as well as the length of steel plate detection significance and value. According to the development status and the importance of research, design a complete set of the detection system. Chapter 2, According to the research required to design the overall architecture of the detector system, including the positioning of sensors, Doppler velocimetry location of installation. Focus on the working principle of the length of the detection system. Chapter 3, Make an introduction of system components and related parameters. 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 Focus on the working principle of the laser Doppler anemometer. Chapter 4, Use Labview builds the block diagram and front panel, runs the virtual program to get the appropriate data, analyze the data. Chapter 5, According to the measured data use Matlab software to write programs to analyze the data. Chapter 6, Summary and Outlook. Key words： Length Detection, Doppler velocimetry, The block diagram, Summing 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 I 目 錄 摘 要 Abstract 第 1 章 緒論 . 1 1.1 前言 . 1 1.2 課題研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) . 1 1.2.1 中厚板及板型儀的定義 . 1 1.2.2 國(guó)內(nèi)外研究背景及現(xiàn)狀 . 2 1.2.3 研究趨勢(shì) . 3 1.3 論文研究意義和主要內(nèi)容 . 4 1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排 . 5 第 2 章 中厚板板型儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)整體框架的設(shè)計(jì) . 6 2.1 安裝 布局 工作環(huán)境及儀器選擇 . 6 2.2 冷軋中厚板輪廓檢測(cè)儀各個(gè)子系統(tǒng)的功能 . 9 2.3 結(jié)構(gòu)的受力分析 .12 2.4 儀器的安裝定位 .16 2.5 長(zhǎng)度檢測(cè)原理和方案 .17 第 3 章 系統(tǒng)組成和多普勒激光測(cè)速儀 .20 3.1 長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)的組成 .20 3.2 多普勒激光測(cè)速儀及測(cè)量原理 .20 3.3 鋼板長(zhǎng)度測(cè)量過(guò)程中需要探討的問(wèn)題 .23 第 4 章 基于 Labview 的長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .25 4.1 Labview 程序圖主界面的設(shè)計(jì) .25 4.2 速度測(cè)量程序框圖和前面板的設(shè)計(jì) .26 4.3 長(zhǎng)度測(cè)量程序框圖和前面板的設(shè)計(jì) .27 4.4 數(shù)值顯示與分析 .29 4.5 小結(jié) .30 第 5 章 MATLAB 編程 .31 5.1 程序編寫(xiě) .31 中厚板板形儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) II 5.2 小結(jié) .33 第 6 章 總結(jié)與展望 .34 6.1 總結(jié) .34 6.2 展望 .34 參考文獻(xiàn) .36 致 謝 .38 附 錄 1.39 附錄 2.40 全套資料帶 CAD 圖， QQ 聯(lián)系 414951605 或 1304139763 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 III 中厚板板形儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) IV 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 1 第 1 章 緒論 1.1 前言 鋼鐵行業(yè)作為重工業(yè)和基礎(chǔ)原材料行業(yè)，其發(fā)展?fàn)顩r直接影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)固發(fā)展 1。目前，我國(guó)已經(jīng)成為全球最大的鋼鐵生產(chǎn)國(guó)，然而我國(guó)鋼鐵行業(yè)與國(guó)外相比仍存在很大的差距，其主要原因是我國(guó)鋼鐵行業(yè)的總體技術(shù)裝備和生產(chǎn)集中化程 度不高，因此生產(chǎn)的鋼鐵產(chǎn)品的品質(zhì)、質(zhì)量、附加值等都還遠(yuǎn)不如發(fā)達(dá)國(guó)家，導(dǎo)致我國(guó)鋼鐵產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力 2-5。所以如何由鋼鐵大國(guó)發(fā)展成為鋼鐵強(qiáng)國(guó)，其關(guān)鍵在于提高我國(guó)鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)專業(yè)化的集中程度和自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)。 一般鋼板檢測(cè)指標(biāo)主要包括有頭尾輪廓、鋼板寬度、長(zhǎng)度等參數(shù)，以往主要是依靠人工檢測(cè)（接觸性檢測(cè)），但依靠人工測(cè)量這些指標(biāo)不但難度大，危險(xiǎn)系數(shù)比較大，而且操作復(fù)雜，精度也不能達(dá)到保證 ，因而需要專門(mén)的 自動(dòng) 檢測(cè)設(shè)備。這對(duì)于解放勞動(dòng)力，保證測(cè)量精度等都具有重要意義。但是我國(guó)在這些方面的研究起步比較晚 ，這些檢測(cè)手段在我國(guó)還很不完善，基于板形儀在板材行業(yè)的必要性和市場(chǎng)的需求量較大，為了降低鋼鐵的生產(chǎn)成本和提高鋼鐵的品質(zhì)，這項(xiàng)研究十分重要而且必要。我們小組合作一起完成整個(gè)板形儀的設(shè)計(jì)，而我主要對(duì)鋼板的長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和深入研究。 1.2 課題研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1.2.1 中厚板及板型儀的定義 中厚板是指厚度 mm 25.0-4.5 的鋼板，厚度 mm 100.0-25.0 的稱為厚板，厚度超過(guò) mm 100.0 的為特厚板，是目前工 業(yè)上重要的原材料之一。中厚板主要應(yīng)用于建筑工程、機(jī)械制造、容器制造、造船、橋梁建造等。還可以用來(lái)制造各種容器、爐殼、爐板、橋梁及汽車靜鋼鋼板、低合金鋼鋼板、造船鋼板、鍋爐鋼板、壓力容器鋼板、花紋鋼板、汽車大梁鋼板、拖拉機(jī)某些零件及焊接構(gòu)件等。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中厚板的需求量非常之大，范圍也十分廣 17。 中厚鋼板板型儀是一個(gè)能夠完成鋼鐵的長(zhǎng)度、寬度、平坦度等多個(gè)指標(biāo)的在線連續(xù)檢測(cè)，并將相關(guān)信息傳輸給鋼板切割系統(tǒng)，從而為軋制鋼板的優(yōu)化剪切提供條件的綜合性檢測(cè)儀器。目前主要采用非接觸式板型儀。 中厚板板形儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 中厚板板形儀融合 了先進(jìn)的視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)、激光檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，其檢測(cè)內(nèi)容包括帶鋼的頭尾形狀、帶鋼的寬度、帶鋼的速度、帶鋼的長(zhǎng)度 10。該板形檢測(cè)裝置是一種智能化的板形檢測(cè)裝置，能自動(dòng)識(shí)別鋼板的頭尾信號(hào)自動(dòng)完成對(duì)整塊鋼板板形的檢測(cè)，自動(dòng)完成檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理，并自動(dòng)將處理結(jié)果實(shí)時(shí)地顯示給用戶和存入數(shù)據(jù)庫(kù) 13。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將板形檢測(cè)結(jié)果傳遞給板形自動(dòng)控制設(shè)備來(lái)調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)，從而軋制出符合當(dāng)前設(shè)定要求的帶鋼；同時(shí)將檢測(cè)結(jié)果傳遞給優(yōu)化剪切設(shè)備，完成對(duì)已軋制鋼板的優(yōu)化裁剪17。該智能化的檢測(cè)裝置顯著提 高了冷軋帶鋼生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和成品率，使其能軋制出合格的帶鋼產(chǎn)品 22。由于其高智能化的特點(diǎn)減小了鋼鐵的浪費(fèi)和人力資源。它的主要特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)： 1) 采用智能化的控制技術(shù)，其具有檢測(cè)速度快、效率高、精度高和測(cè)量結(jié)果可以長(zhǎng)期保存等優(yōu)點(diǎn)。 2) 與接觸式板形檢測(cè)裝置相比，采用非接觸式的激光型傳感器能避免對(duì)鋼板的劃傷，同時(shí)也便于安裝和維護(hù)。 3) 能方便地與鋼板生產(chǎn)線上的其他系統(tǒng)進(jìn)行連接通信，從而實(shí)現(xiàn)鋼板軋制全自動(dòng)化控制，并能在線顯示檢測(cè)結(jié)果和離線顯示歷史數(shù)據(jù)。 4) 自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)，有效避免環(huán)境因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾。 1.2.2 國(guó)內(nèi)外研究背景及現(xiàn)狀 帶鋼按其厚度有薄板、中厚板、厚板和特厚板之分。中厚板作為鋼材的主要鋼種之一其用途相當(dāng)廣泛，如在建筑工程、機(jī)械制造、容器制造、造船和橋梁建造等領(lǐng)域，其質(zhì)量直接關(guān)系著這些領(lǐng)域的重大的安全性和可靠性 18。中厚板平面輪廓一方面是評(píng)價(jià)中厚板軋機(jī)性能及其平面形狀控制的一項(xiàng)重要指標(biāo)；另一方面對(duì)其檢查精度直接關(guān)系到中厚板成材損失。研究發(fā)現(xiàn)在中厚板的成材率損失中，切頭尾損失和切邊損失占總損耗的 23% 和 26% ,由此可見(jiàn)中厚板輪廓檢測(cè)儀可以提高中厚板輪廓檢測(cè)儀的檢測(cè)性能和檢測(cè)精度，這對(duì)減少切損，提高中厚板的成材率具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值 19。 目前，在非接觸式板形儀使用的技術(shù)方面，歐洲仍處于非常領(lǐng)先的地位，如德國(guó)的 LAP、 Parsytec 公司、英國(guó)的 Jones-Shipman 公司、瑞典的 ASEA 公司。當(dāng)然在美國(guó)、日本和其它工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，這項(xiàng)技術(shù)也得到普遍應(yīng)用。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 3 在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，涉及到各種各樣的檢測(cè)、生產(chǎn)監(jiān)視及識(shí)別等的應(yīng)用，通常人眼無(wú)法連續(xù)、穩(wěn)定地完成這些帶有高度重復(fù)性和智能性的工作。采用照明技術(shù)、成像技術(shù)和 圖像處理、模式識(shí)別等技術(shù)手段，而后利用計(jì)算機(jī)或者專用的圖像處理設(shè)備對(duì)所拍攝的圖像進(jìn)行處理處理，根據(jù)圖像的像素分布，亮度和顏色等信息來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別，這就是機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù) 23。 隨著感光元件 CCD 和 CMOS 技術(shù)的不斷成熟，工業(yè)視覺(jué)在非接觸式檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，其檢測(cè)優(yōu)勢(shì)也越來(lái)越明顯。中厚板輪廓檢測(cè)儀是工業(yè)視覺(jué)在鋼鐵行業(yè)應(yīng)用比較成功的一個(gè)例子，其不僅能實(shí)現(xiàn)了鋼板輪廓的在線高速自動(dòng)化檢測(cè)，而且還可以根據(jù)軋制帶鋼的表面質(zhì)量和材質(zhì)自動(dòng)調(diào)整檢測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，使檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)刻保持最佳的檢測(cè)狀態(tài)。然而，就 目前國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)而言，幾乎所有中厚板生產(chǎn)線上的輪廓檢測(cè)儀都是國(guó)外的產(chǎn)品。國(guó)外在這方面除了技術(shù)上制約了中國(guó)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，而且還以高額的價(jià)格將這些設(shè)備出售給我國(guó)，這對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展也有重大的影響 22。 工業(yè)視覺(jué)在國(guó)內(nèi)是一個(gè)起步相對(duì)比較晚的領(lǐng)域，導(dǎo)致工業(yè)視覺(jué)檢測(cè)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用就更落后于國(guó)外。工業(yè)視覺(jué)檢測(cè)作為新型的檢測(cè)技術(shù)，近幾年來(lái)，逐漸受到國(guó)內(nèi)許多知名高校、研究所乃至鋼鐵行業(yè)技術(shù)人員的重視和青睞。 1988 年中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所與上海五廠達(dá)成了共同研制 GCK-1 型在線輪廓儀檢測(cè)的協(xié)議 24。 2001 年清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系的錢建強(qiáng)、王東生等就熱軋中厚板寬度智能檢測(cè)儀進(jìn)行了相關(guān)方面的研究，分析了利用熾熱鋼板自身發(fā)光進(jìn)行光學(xué)成像，高精度的線陣 CCD 作為測(cè)量傳感器熱軋中厚板輪廓儀 25，還有燕山大學(xué)、天津大學(xué)、大連理工大學(xué)在鋼鐵工業(yè)視覺(jué)檢測(cè)方面都進(jìn)行了深入的研究，并且在此過(guò)程中也取得了不錯(cuò)的成效，他們中研制的鋼板檢測(cè)設(shè)備很多都已經(jīng)投入到實(shí)際生產(chǎn)之中，對(duì)提高鋼板的品質(zhì)能起到積極的作用。 1.2.3 研究趨勢(shì) 現(xiàn)在的鋼鐵 產(chǎn)品制造水平與信息化和自動(dòng)化最基礎(chǔ)的技術(shù)之一檢測(cè)技術(shù)的水平密不可分，檢測(cè)技術(shù)發(fā)展源于生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量、能耗、環(huán)境和安全等的要求，在需求推動(dòng)下產(chǎn)生的測(cè)量技術(shù)給鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程的控制和產(chǎn)品質(zhì)量提供了技術(shù)保障，同樣生產(chǎn)過(guò)程水平的提高也對(duì)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展提出了更高要求。 檢測(cè)技術(shù)模型化檢測(cè)方法已經(jīng)從單參數(shù)檢測(cè)向多參數(shù)檢測(cè)發(fā)展，從參數(shù)檢測(cè) 中厚板板形儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 向檢測(cè)后算法模型推定相關(guān)關(guān)鍵變量的復(fù)雜系統(tǒng)發(fā)展。軋鋼過(guò)程微觀組織結(jié)構(gòu)和理化特性的在線檢測(cè)推定技術(shù)正在研究之中，并可能在近年成為可出售的技術(shù)。 由于中厚板在工業(yè)發(fā)展中的重要地位，以及它所帶來(lái)的重大 的商業(yè)價(jià)值和中厚板板形儀的研究還處于初級(jí)階段，尤其在中國(guó)，這方面現(xiàn)在還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，所以近年來(lái)，板形檢測(cè)的研究工作開(kāi)展得十分活躍，各國(guó)科學(xué)家們正在不斷地研究和探索新的檢測(cè)原理和檢測(cè)方法，研制并開(kāi)發(fā)高精度的檢測(cè)儀器。如今，基于機(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為了研究和應(yīng)用帶鋼表面缺陷檢測(cè)技術(shù)的的主體趨勢(shì)。 1.3 論文研究意義和主要內(nèi)容 目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)冷軋中厚板帶鋼生產(chǎn)廠家，對(duì)其輪廓、寬度、邊緣形貌等參數(shù)依然采用人工目視抽檢的方法來(lái)確定其生產(chǎn)質(zhì)量是否合格，這種檢測(cè)方法不僅容易受檢測(cè)人員主觀因素的影響 ，而且其檢測(cè)效率極低，準(zhǔn)確度也不高。隨著我國(guó)鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展，靠人工目視的抽檢方法已無(wú)法滿足當(dāng)前高效生產(chǎn)的要求。盡管國(guó)內(nèi)一些大型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，為了提高在冷軋中厚板在國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)，采用國(guó)外的中厚板板型檢測(cè)儀，這雖然在一定程度上提高了冷軋中厚板的成材料和降低了生產(chǎn)成本，但是畢竟在冷軋中厚板輪廓檢測(cè)技術(shù)上依賴的是國(guó)外的技術(shù)，這不僅沒(méi)有提高我國(guó)冷軋中厚板軋制水平的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，反而需要花高額的代價(jià)引進(jìn)檢測(cè)裝備。正對(duì)上述現(xiàn)狀，在提高國(guó)內(nèi)檢測(cè)技術(shù)水平的同時(shí)，打破 國(guó)外對(duì)我國(guó)冷軋中厚板輪廓檢測(cè)技術(shù)的制約，有著非 同一般的意義。本論文的研究目的及意義正是基于此。 對(duì)于我個(gè)人而言，該畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的一次“期末大考”，同時(shí)也是對(duì)即將步入社會(huì)的我的一次“入門(mén)考試”。有助于我掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法及原理，為日后工作打下基礎(chǔ)?？偟膩?lái)說(shuō)，這是一次典型的理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐檢驗(yàn)理論的寶貴機(jī)會(huì)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中主要完成的內(nèi)容包括： 1) 檢測(cè)裝置的選擇及方案分析：根據(jù)自己的課題選擇合適的裝置并提出方案。 2) 多普勒激光測(cè)速儀的介紹：多普勒測(cè)速儀的原理等。 3) 長(zhǎng)度檢測(cè)方案的確定和具體論述原理及可行性分析：提出問(wèn)題解決方下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 5 案， 并對(duì)此進(jìn)行可行性分析最終確定具體方案。 4) 與同組成員討論確定整機(jī)方案： 了解其他同學(xué)做的設(shè)計(jì)，在不影響自己圖像采集和數(shù)據(jù)收集的前提下和其他同學(xué)進(jìn)行整機(jī)的設(shè)計(jì)。 5) 完成方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)需要完成二維、三維圖紙：就前面的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中要進(jìn)行應(yīng)力分析和強(qiáng)度校核，同時(shí)要參閱大量文獻(xiàn)數(shù)據(jù)擬定出最佳設(shè)計(jì)方案，同時(shí)又要和其他同學(xué)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不沖突。 6) 運(yùn)用 Labview 軟件進(jìn)行演示和分析：介紹 Labview 軟件，進(jìn)行長(zhǎng)度檢測(cè)程序的編制和運(yùn)行，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析將。 7) 總結(jié)交流對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的分析總結(jié)得出存在的現(xiàn)象問(wèn)題并試著 提出解決之道。 1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排 綜上所述， 本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外在冷軋中厚輪廓檢測(cè)的現(xiàn)狀和目前鋼鐵行業(yè)在此方面的需求 以及國(guó)內(nèi)外研究中厚板長(zhǎng)度檢測(cè)的現(xiàn)狀和對(duì)冷軋鋼長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了較深入的設(shè)計(jì)。 第一章主要是介紹中厚板及板形儀的定義。國(guó)內(nèi)外中厚板板形儀的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，以及中厚板長(zhǎng)度檢測(cè)的研究意義和價(jià)值。根據(jù)其發(fā)展現(xiàn)狀和研究的重要性，設(shè)計(jì)一套完整的長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)。 第二章 根據(jù)研究所需設(shè)計(jì)檢測(cè)儀系統(tǒng)的整體構(gòu)架，其中包括傳感器，多普勒測(cè)速儀的位置安裝定位。并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。重點(diǎn)介紹長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)的工作 原理。 第三章論述檢測(cè)系統(tǒng)的組成和相關(guān)參數(shù)，著重介紹多普勒激光測(cè)速儀工作原理。鋼板在長(zhǎng)度測(cè)量過(guò)程中所遇到的需要探討的問(wèn)題 第四章主要介紹運(yùn)用 Labview 構(gòu)建程序框圖和前面板。通過(guò)運(yùn)行虛擬程序得到相應(yīng)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 第五章主要是總結(jié)設(shè)計(jì)研究過(guò)程中所完成的一些工作并反思設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題和對(duì)構(gòu)建的程序框圖所產(chǎn)生的一些不足，提出解決之道和展望未來(lái)研究方向。 中厚板板形儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 第 2 章 中厚板板型儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)整體框架的設(shè)計(jì) 2.1 安裝布局 工作環(huán)境及儀器選擇 冷軋中厚板板型檢測(cè)儀是一套融合激光、工業(yè)視覺(jué)、 通信、機(jī)械、智能控制和計(jì)算機(jī)等技術(shù)于一體的檢測(cè)設(shè)備。如圖所示是一張中厚板板型檢測(cè)儀的仿真圖。這是以往對(duì)中厚板板形儀系統(tǒng)常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)。 圖 2-1-1 中厚板長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)整體仿真圖 由圖可知，整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)是固定在橫跨輥道的龍門(mén)橫梁支架上的，由于輥道的寬帶非常大，為了盡可能的減小龍門(mén)橫梁架振動(dòng)所引起的測(cè)量誤差，在設(shè)計(jì)龍門(mén)橫梁架的機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)需要充分考慮橫梁架的剛度和強(qiáng)度等方面的因素。其主體部分是橫梁架支撐著的傳感器柜，傳感器柜里包含了檢測(cè)需要的主要部件矩陣CMOS 相機(jī)和線激光源，將矩陣 CMOS 相機(jī)和線激光源放在傳感柜里主要是對(duì)感器柜要求嚴(yán)格的密封，并要求內(nèi)置有專門(mén)的風(fēng)冷、水冷循環(huán)系統(tǒng)。而在矩陣CMOS 相機(jī)和線激光源正下方有一個(gè)窗板，它的關(guān)閉和開(kāi)啟是可控的，從而在必要時(shí)候控制線激光的射出。激光多普勒測(cè)速儀安裝在傳感器柜正前方的懸臂梁支下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 7 架上，其核心單元也是固定在一個(gè)嚴(yán)格密閉的鋁合金柜中，且內(nèi)部有專門(mén)的風(fēng)冷和水冷循環(huán)通道。目的是為了避免溫度、灰塵和水蒸氣等外界因素所引起不必要的檢測(cè)誤差。 然而激 光傳感器因圖 2-1-1 位置角度關(guān)系無(wú)法表示出來(lái)，故而采用 pro/E 三維軟件進(jìn)行仿真得到圖 2-1-2。 圖 2-1-2 中厚板長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)局部三維示意圖 其所處檢測(cè)環(huán)境為 溫度 50-0 ，無(wú)冷卻水，有灰塵，無(wú)水蒸氣，有噪聲，無(wú)噴灑水。 通過(guò)上述描述和對(duì)市面上已有的中厚板板形儀結(jié)構(gòu)框架分析，經(jīng)三維模擬得到以下結(jié)構(gòu)圖 2-1-3。與傳統(tǒng)中厚板板形儀檢測(cè)系統(tǒng)相比。在輥道部位有一軌道，上有若干個(gè)（依檢測(cè)鋼板型號(hào)不同而采用恰當(dāng)數(shù)量）激光傳感器，由圖中紅色部位表示，軌道一側(cè)有刻 度尺可調(diào)節(jié)激光傳感器的間距。其他功能結(jié)構(gòu)均和原來(lái)相似。 中厚板板形儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 圖 2-1-3 中厚板長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)整體框架三維圖 根據(jù)所選擇的研究課題，需要的儀器有激光傳感器和多普勒激光測(cè)速儀。激光測(cè)速儀可選型號(hào)及相關(guān)參數(shù)有： 表 2-1 激光測(cè)速儀型號(hào)選擇 公 司 名 稱 型 號(hào) 相 關(guān) 參 數(shù) 德國(guó)依威 SPEED smartsensor 240mm/40mm 北京冶自歐博 LSV 300 900mm/60mm 北京冶自歐博 LSV 6000 1500mm/200mm BETA LaserMIKE LS9000-315X 1500mm/200mm 從中我們選擇 BETA LaserMIKE 公司的型號(hào) LS9000-315X 的激光測(cè)速儀，它的安裝高度為 m 1.5 ，測(cè)量景深為 mm 200 ，測(cè)量精度 0.1% ，重復(fù)精度 0.02% ，且可以測(cè)量正反方向，及 0 速度，能自動(dòng)識(shí)別板帶的頭尾，能自動(dòng)對(duì)上一測(cè)量結(jié)果清零，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)輸出包括 ；差動(dòng)脈沖輸出， RS232， RS422，以太 網(wǎng)，模擬量輸出，速度測(cè)量范圍為 12000- 米 /分鐘 到 12000 米 /分鐘；長(zhǎng)度測(cè)量范圍為999999.999 米。 以上性能的參數(shù)非常的符合整個(gè)板形儀檢測(cè)系統(tǒng)要求，為帶鋼輪廓檢測(cè)的準(zhǔn)確性提供了可靠的保證。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 9 2.2 冷軋中厚板輪廓檢測(cè)儀各個(gè)子系統(tǒng)的功能 冷軋中厚板輪廓檢測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)按其功能可分為五大子系統(tǒng)模塊。從功能上講，各子系統(tǒng)能獨(dú)立地執(zhí)行特定功能，這種依據(jù)所執(zhí)行功能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行劃分方式 不僅使輪廓檢測(cè)儀整個(gè)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)更加清晰，而且還給系統(tǒng)的維護(hù)和管理帶來(lái)了極大的便利。下面將介紹這五大子系統(tǒng)及它們的功能。 1) 人機(jī)交互式上位機(jī)子系統(tǒng) 人機(jī)交互式上位機(jī)子系統(tǒng)本質(zhì)上是輪廓檢測(cè)結(jié)果顯示和用戶操控的人機(jī)交互式應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序是基于Labview 開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)的適用于 Windows 操作系統(tǒng)的人機(jī)交互輪廓顯示和操作界面，由于可以安裝在任何一臺(tái)含有 Windows 操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上，所以具有很強(qiáng)的移植性和兼容性。作為上位機(jī)人機(jī)交互式輪廓顯示和操作軟件，它的使用對(duì)象是冷軋中厚板生產(chǎn)線上的管理人員，所以其應(yīng)具備操作簡(jiǎn)單和功能完備等特點(diǎn)。針對(duì)所設(shè)計(jì)的基于圖像處理的中厚板板形檢測(cè)儀的實(shí)際情況，提出了人機(jī)交互式上位機(jī)子系統(tǒng)應(yīng)具備如圖2-4 所示的功能。 圖 2-2-1 人機(jī)交互式上位機(jī)子系統(tǒng)功能圖 上 位 機(jī) 系 統(tǒng) 鋼板數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 人機(jī)交互式輪廓顯示和操作軟件 離線數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計(jì) 鋼板輪廓檢測(cè)結(jié)果顯示 被測(cè)鋼板 參數(shù)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示 前 端 工 控 機(jī) TCP/IP 協(xié)議 以太網(wǎng) 用戶 1 用戶 2 TCP/IP 協(xié)議 TCP/IP 協(xié)議 以太網(wǎng) 以太網(wǎng) 中厚板板形儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 2) 前端工控機(jī)子系統(tǒng) 前端工控機(jī)子系統(tǒng)是連接輪廓檢測(cè)儀中其他四大子系統(tǒng)的紐帶，其在整個(gè)輪廓檢測(cè)系統(tǒng)中發(fā)揮著極其重要的作用。與人機(jī)交互式上位機(jī)子系統(tǒng)類似，前端工控機(jī)子系統(tǒng)也是依附于計(jì)算機(jī)的子系統(tǒng)。由于前端工控機(jī)計(jì)算機(jī)所需處理的數(shù)據(jù)量很大，并且要求滿足實(shí)時(shí)性和多任務(wù)的 檢測(cè)要求。所以它的配置要求較高。其具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力；在可靠性方面其具有很強(qiáng)的抗干擾能力，所以也非常適用于這種振動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣的工況。前端工控機(jī)子系統(tǒng)的核心單元是基于Labview 開(kāi)發(fā)的一套數(shù)據(jù)處理軟件，該軟件支持 Windows 操作系統(tǒng)，故在操作和維護(hù)方面給用戶帶來(lái)了極大的便利。前端工控機(jī)子系統(tǒng)所包含的主要功能如圖 2-2-2 所示 圖 2-2-2 前端工控子系統(tǒng)功能圖 3) 激光多普勒速度和長(zhǎng)度測(cè)量子系統(tǒng) 激光多普勒速度和長(zhǎng)度測(cè)量子系統(tǒng)的主要功能 是測(cè)量冷軋中厚板在輥道上的輸送速度和其長(zhǎng)度信息。由于冷軋中厚板在輥道上的輸送速度是輪廓檢測(cè)過(guò)程中一個(gè)非常關(guān)鍵的數(shù)前 端 工 控 機(jī) 系統(tǒng)、日志維護(hù)方面的處理 前端工控機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)處理 鋼板速度、長(zhǎng)度數(shù)據(jù)處理 輪廓數(shù)據(jù)處理 寬度數(shù)據(jù)處理 標(biāo)定參數(shù)設(shè)置 TCP /IP 協(xié)議 圖像采集處理計(jì)算機(jī) RS232通信 激光多普勒測(cè)速儀 CPCI 接口 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控 上 位 機(jī) 計(jì) 算 機(jī) TCP/IP 協(xié)議 以太 網(wǎng) 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 11 據(jù)，因此對(duì)速度的測(cè)量精度直接關(guān)系到輪廓檢測(cè)的準(zhǔn)確程度。為了提高對(duì)帶鋼速度的檢測(cè)精度，同時(shí)也是為了提高帶鋼輪廓檢測(cè)的準(zhǔn)確性，在該輪廓檢測(cè)儀中采用激光多普勒測(cè)速儀來(lái)測(cè)量帶鋼的速度。 4) 現(xiàn)場(chǎng)工況及運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)工況及運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)作用是確保冷軋中厚板輪廓檢測(cè)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。通過(guò)傳感器對(duì)環(huán)境溫度、濕度、壓力、噪聲、振動(dòng)等信號(hào)進(jìn)行采集輸送到前端工控機(jī)中進(jìn)行處理，經(jīng)處理 后產(chǎn)生的控制信號(hào)去控制相關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如水冷循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)冷循環(huán)系統(tǒng)等等，以確保板形儀檢測(cè)系統(tǒng)處于最佳的檢測(cè)狀態(tài)。在現(xiàn)場(chǎng)工況及運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)中，溫度傳感器主要用于檢測(cè)傳感器柜、多普勒測(cè)速儀和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的溫度信號(hào)，這是由于相機(jī)、線激光器和多普勒測(cè)速儀等對(duì)溫度非常敏感，其性能受溫度的影響比較大的原因?，F(xiàn)場(chǎng)工況及運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)是輪廓儀檢測(cè)系統(tǒng)錯(cuò)誤日志記錄和報(bào)警的信息源，系統(tǒng)錯(cuò)誤日志記錄和報(bào)警對(duì)系統(tǒng)的日常管理和維護(hù)有著重要的指導(dǎo)意義。 5) 圖像采集子系統(tǒng) 圖像采集子系統(tǒng)作為中厚板板形儀檢測(cè)系統(tǒng)最 重要的一個(gè)子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)采集入射在中厚板表面上線激光的圖像信息，然后對(duì)采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理，再將預(yù)處理后的結(jié)果傳輸?shù)较鄼C(jī)工控機(jī)中。如圖 2-2-3 所示 圖 2-2-3 圖像采集子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖 面陣 CMOS 相機(jī)內(nèi)裝圖像傳感器，能將接受到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬電信號(hào)，相機(jī)內(nèi)部有專門(mén)的信號(hào)處理電路能將模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信號(hào)。利用 Camera Link 接口將處理后數(shù)字圖像信息傳輸給基于 CPCI接口的圖像采集卡中，圖像采集卡內(nèi)置有圖像預(yù)處 理算法，算法的主要目的是為了消除圖像中的噪聲，突顯圖像中的有用信息，此外圖像預(yù)處理算法的作用還在于減小圖像的數(shù)據(jù)量，以提高相機(jī)的圖像采集速率。圖像采集卡再將預(yù)處理后圖像信息通過(guò) CPCI 接口傳輸給相機(jī)工控機(jī)進(jìn)面陣 CMOS 相機(jī) CPCI 接口 相機(jī)工控機(jī) 相機(jī) Camera Link 接口 基于 CPCI 通信接口的圖像采集卡 中厚板板形儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 行進(jìn)一步的處理。 圖像采集卡可以調(diào)節(jié)相機(jī)的縱向橫向分辨率拍攝重點(diǎn)區(qū)域，提高采樣幀數(shù)，還可以調(diào)節(jié)相機(jī)曝光時(shí)間和采樣周期來(lái)提高對(duì)比度，從而使拍攝的照片達(dá)到預(yù)期效果。 2.3 結(jié)構(gòu)的受力分析 由于輥道寬度大，導(dǎo)致上方中厚板板形儀檢測(cè)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)跨度也較大，故而還需考慮材料的受力分析是否 滿足要求。 在跨橋面主要有橫梁和鋼板組成，所以它主要承受的載荷均由橫梁承擔(dān)。因此我們只需要計(jì)算橫梁的彎曲正應(yīng)力是否滿足條件。此時(shí)滿足彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件的梁，一般都能滿足切應(yīng)力的強(qiáng)度條件。因?yàn)榭缍容^大，所以這里我們采用熱軋工字鋼作為橫梁。 1 2 0 06100684 . 5R1 .65斜 度 1 : 6圖 2-3-1 橫梁和鋼板位置圖 假定跨橋面上載荷分布均勻，材料的許用應(yīng)力 140MPa ， MPa 100 。橫梁長(zhǎng)度 9.3ml 。工字鋼型號(hào)為 8870610 GB ，用 3 根。上鋪鋼板尺寸規(guī)格為 mmmmmm 006.05.05006.02.13.9 。鋼板約重 08kg4 ，控制柜 100kg ，下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 13 人數(shù)限制 5 人，共重 400kg580 ，查表得該不等邊角鋼理論重量 11.261kg/m ，故而總計(jì)重量 kg31439 . 3261.11 。 所以可知載荷 m/44.033.9 10103 1 44 0 01 0 04 0 8q3 kN ）（ 。 查表得其 3-6z m 1049W 。 qA BL圖 2-3-2 受力分析圖 如圖所示為受力分析圖，所以我們得到 mkNqlM 757.48 3.944.08 22m a x 因此有 MPamkNWMz1.971049 7 5 7.4 36m a x 。 綜上所述，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)經(jīng)受力分析滿足條件。 我們知道，彎曲正應(yīng)力是控制梁強(qiáng)度的主要因素。所以彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)度條件 WM m a xm a x （ 2-3-1） 往往是設(shè)計(jì)梁的主要依據(jù)。從這個(gè)條件看，要提高梁的承載能力，應(yīng)從兩方面考慮：一方面是改善梁的受力情況，以降低maxM的值；另一方面則是采用合理的截面形狀，用以提高 W 的值，使材料得到充分利用。 首先，應(yīng)把梁的支座設(shè)置在合適的位置，以盡量減少梁內(nèi)的最大彎矩，相對(duì)地說(shuō)，也就是提高了梁的強(qiáng)度。如圖 2-2-3a 所示均布載荷作用下的簡(jiǎn)單梁為例，22m a x 1 25.08 qlqlM 中厚板板形儀長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 圖 2-3-3 受力分析圖 若將兩端支座各向里移動(dòng) 0.2L （如圖 2-3-3b），則最大彎矩減小為 22m a x 0 25.040 qlqlM 只及前者的51。也就是說(shuō)按圖 2-2-3b 布置支座，承載能力即可提高 4 倍。這里我根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)