哈工大制造系統(tǒng)自動化大作業(yè)-零件檢測.doc

設(shè)計(jì)說明書1、 設(shè)計(jì)任務(wù)1、 零件結(jié)構(gòu)圖圖1.零件結(jié)構(gòu)圖2、 設(shè)計(jì)要求（1）孔是否已加工？（2）面A和B是否已加工？（3）孔150.01精度是否滿足要求？（4）凸臺外徑400.012精度是否滿足要求？（5）零件質(zhì)量200.01kg是否滿足要求？（6）產(chǎn)品標(biāo)簽（白色）是否帖正或漏帖？（7）如果不合格將其剔除到次品箱；（8）對合格產(chǎn)品和不合格產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)。3、工作量（1）設(shè)計(jì)一套檢測裝置，能完成所有檢測內(nèi)容；（2）說明書一份，說明各個檢測內(nèi)容采用什么傳感器，如何實(shí)現(xiàn)；（3）自動檢測流程圖一份。4、設(shè)計(jì)內(nèi)容及說明要求將檢測裝置畫出，能完成所有檢測內(nèi)容；在完成自動檢測功能的基礎(chǔ)上，要求費(fèi)用最少，以提高經(jīng)濟(jì)效益；檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單可靠、易于加工和實(shí)現(xiàn)；自動檢測流程圖要求詳細(xì)正確。2、 設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該自動檢測生產(chǎn)線應(yīng)具備形狀識別（檢測圓孔和平面是否加工）、孔徑檢測、凸臺外徑檢測、質(zhì)量檢測、標(biāo)識檢測等功能，故初步設(shè)計(jì)該生產(chǎn)線應(yīng)具有5道檢測工序。在每個檢測工位上都對應(yīng)有一個廢品下料工位，將不合格品剔除到廢品傳送帶上，同時最后還要對合格產(chǎn)品和不合格產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)，故初步預(yù)計(jì)該生產(chǎn)線共有12個工位（5道檢測工位、5道廢品下料工位和2道計(jì)數(shù)工位）。所有這些工位均勻分布于檢測線上(以便準(zhǔn)確定位)。整個檢測線應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，綜合控制各道工序的檢測工作，包括零件的搬移、檢測設(shè)備的動作、數(shù)據(jù)連接、檢測結(jié)果處理、不合格工件的下料處理等。檢測生產(chǎn)線線基本結(jié)構(gòu)如圖2所示：圖2.零件質(zhì)量檢測系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖1、判斷孔和平面A、B是否加工的方案由于設(shè)計(jì)要求中只要求檢測孔和平面是否被加工，而無需檢測它們的大小和精度，因而可采用價(jià)格相對低廉的光電傳感器進(jìn)行檢測，其檢測方法如圖3所示。圖3.光電開關(guān)檢測原理 圖4.面A、B未加工時零件的形狀 (a)檢測光電傳感器檢測孔是否加工 (b)檢測光電傳感器檢測平面A、B是否加工圖5.檢測光電傳感器檢測孔和平面是否加工原理圖具體的檢測原理圖如圖5.所示。在圖5(a)中，當(dāng)光電傳感器發(fā)出的光通過孔時，孔下方的信號接收裝置就能夠接受到光信號，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為電信號，從而判斷是否孔是否已加工。在圖5(b)中，若工件面A或面B未加工(即零件下部為圓盤形狀，如圖4.所示)，則光電傳感器發(fā)出的光信號無法被工件下方的傳感器接收到，從而判斷工件面A或面B未加工，若工件的表面A及面B都已加工，則工件A、B兩側(cè)下方的傳感器都能夠接收到光信號，從而轉(zhuǎn)換為電信號，進(jìn)而判斷面A、B都已加工。因此，在檢測工位1上按一定的位置要求放置3個光電傳感器，就可以檢測孔和平面A、B是否已加工。2、 孔徑精度的檢測方案圖6.三點(diǎn)式平均直徑測定原理孔徑精度的測量原理如圖6所示，采用三點(diǎn)式平均直徑測定原理進(jìn)行測量。具體的測量方法如下所述：設(shè)計(jì)一個類似于塞規(guī)的測定桿，在測定桿的圓周上沿半徑方向放置三個電感式位移傳感器，通過測定孔內(nèi)徑上的三個被測點(diǎn)W1、W2、W3測出平均圓直徑。在測定桿處相隔、角裝上三個電感式位移傳感器，用該檢測器可測出間隙量y1、y2、y3。已知測定桿的半徑r，則可求出： 根據(jù)三點(diǎn)式平均直徑測定原理，平均直徑D0可由下式求出。式中a、b為常數(shù)，由傳感器角度、決定，該測定缸最佳配置角度為=125，取a=b=0.8717。該測量方式測量精度比較高，同時可消除室溫變化引起的誤差，其精度可達(dá)到2um，而內(nèi)孔的公差要求為10um，故該測量裝置可以滿足檢測要求。3、 凸臺外徑精度的檢測方案凸臺外徑精度可以用CCD傳感器來檢測，其檢測原理如圖7.所示。CCD，即電荷耦合器件，是一種特殊的半導(dǎo)體器件和新型的固體成像器件，由一系列排列緊密的MOS電容器組成，其突出特點(diǎn)是以電荷作為信號。CCD 芯片上有許多光敏單元，它們可以將不同的光信號轉(zhuǎn)換成電荷輸出，從而形成對應(yīng)原始光圖像的電荷圖像。當(dāng)被測工件放置在線陣CCD前端時，光學(xué)系統(tǒng)會把被測工件成像在CCD的光敏面上。在CCD驅(qū)動信號的作用下，被測工件與背景在光強(qiáng)分布上的變化被反映在CCD 輸出的視頻信號中。利用線陣CCD測量工件直徑的原理框圖如圖8所示，測量裝置簡圖如圖9.所示。圖7.CCD成像過程圖8.CCD測量直徑原理框圖圖9.用CCD測量零件直徑裝置簡圖在視頻信號中，每一個離散電壓信號的大小均對應(yīng)該光敏元接收到的光強(qiáng)，被測工件的影像大小反映在CCD輸出信號中電壓的高低上，即在CCD中間被工件遮擋部分對應(yīng)的光敏元輸出電壓為低，兩側(cè)未被遮擋的光敏元輸出電壓為高。CCD輸出的電壓信號經(jīng)過差動放大和濾波處理二值化后，可提取出表示影像d大小的脈沖信號。該脈沖信號送入單片機(jī)，測出脈沖寬度，即可求得被測尺寸的大小，從而判斷是否滿足精度要求。由于CCD傳感器能夠達(dá)到比較高的測量精度，故該測量裝置能夠?qū)崿F(xiàn)檢測要求。4、 零件質(zhì)量的檢測零件的質(zhì)量可以直接采用稱重傳感器進(jìn)行檢測。稱重傳感器按轉(zhuǎn)換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動式、陀螺儀式、電阻應(yīng)變式等8類，以電阻應(yīng)變式使用最廣，此處即采用電阻應(yīng)變片式稱重傳感器，其測量原理如圖10.所示。圖10.電阻應(yīng)變片式稱重傳感器測量原理圖將工件置于測量臺上，在重力的作用下，電阻應(yīng)變片發(fā)生應(yīng)變，電阻發(fā)生變化。通過測量點(diǎn)電橋，可將力信號轉(zhuǎn)換為電信號，受到不同壓力或拉力時產(chǎn)生的電信號也隨之變化，而且力與電信號的關(guān)系一般為線性關(guān)系。由于稱重傳感器一般的輸出范圍為020 mV，對于A/D轉(zhuǎn)換或單片機(jī)的工作參數(shù)來說，不能使A/D轉(zhuǎn)換和單片機(jī)正常工作，所以需要對輸出的信號進(jìn)行放大。由于傳感器輸出的為模擬信號，所以需要對其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便單片機(jī)接收。單片機(jī)根據(jù)稱重傳感器輸出的電信號和速度傳感器輸出的速度信號計(jì)算出物體的重量。5、 產(chǎn)品標(biāo)簽的檢測考慮到標(biāo)簽是白色的，因而反射性能良好，可以采用反射式光電傳感器，檢測標(biāo)簽是否貼正或漏貼。圖11.工件標(biāo)簽檢測原理工件標(biāo)簽的檢測原理圖如圖11所示。當(dāng)工件標(biāo)簽貼正時時，所有的光電傳感器都能夠接收到反射回來的光信號；當(dāng)工件標(biāo)簽漏貼或者貼歪時，總有傳感器未接收到光信號，根據(jù)光電傳感器接收到的信號就可以判斷標(biāo)簽是否漏貼或貼歪。6、 不合格產(chǎn)品的剔除與產(chǎn)品的計(jì)數(shù)當(dāng)檢測工件不合格時，則應(yīng)該剔除，同時要求計(jì)算合格數(shù)與不合格數(shù)。每過來一個工件，若在上述5個檢測工位有一處不滿足要求，則工件不合格，該工件在廢品下料工位被剔除到廢品傳送帶上運(yùn)送到廢品箱；當(dāng)所有的檢測指標(biāo)都滿足要求時，則認(rèn)為工件合格，合格工件從自動檢測生產(chǎn)線一直被運(yùn)送到正品箱。廢品剔除裝置簡圖如圖12.所示，自動檢測生產(chǎn)線一共有5個檢測工位（下方傳送帶），若在某個檢測工位上零件檢測不合格，則在該檢測工位的下一個廢品下料工位，由垂直運(yùn)動方向的推桿將該零件推至廢品傳送帶（上方傳送帶）上運(yùn)送到廢品箱；反之，則由與運(yùn)動方向平行的推桿推至下一個檢測工位。推桿運(yùn)動可由液壓缸控制，如圖13.所示。圖12.廢品剔除裝置簡圖圖13.液壓缸控制推桿合格產(chǎn)品和不合格產(chǎn)品的計(jì)數(shù)可以通過渦流傳感器進(jìn)行計(jì)數(shù)，將兩個渦流傳感器分別放置在兩條傳送帶的末端，每過一個合格零件或每過一個不合格零件，兩個渦流傳感器分別計(jì)一次數(shù)。檢測裝置簡圖如圖14.所示。圖14.渦流傳感器計(jì)數(shù)裝置簡圖3、 自動檢測流程圖自動檢測流程圖如圖15所示。圖15.自動檢測流程圖參考文獻(xiàn)1.