【正文】 將這個(gè)傳感器組安裝在一個(gè)可移動(dòng)的支架上，隨著支架的移動(dòng)，逐段的測量截面，得到多個(gè)截面的圓心數(shù)據(jù)。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 3 檢測機(jī)設(shè)計(jì) 測量裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要實(shí)現(xiàn)視覺傳感器的水平直線運(yùn)動(dòng)，只需要它安裝的滑 臺實(shí)現(xiàn)即可完成 .選擇絲桿和直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 。步進(jìn)電機(jī)由脈沖信號觸發(fā)控制。運(yùn)動(dòng)過程中軸承主要承受軸向載荷，根據(jù)受力的特點(diǎn)選擇深溝球軸承，型號為 :6008。選用滾珠絲桿副。；傳動(dòng)比 i=1。 電機(jī)參數(shù)如表 所示。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 進(jìn)給方式 進(jìn)給速度 m/min 時(shí)間百分比 % 絲杠軸向載荷N 絲杠轉(zhuǎn)速 r/min 正傳 70 100 120 反轉(zhuǎn) 3 30 100 表 相關(guān)參數(shù) （ 1）確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 Ph= niV ； 式（ ) Ph：滾珠絲杠的導(dǎo)程 mm Vmax:工作臺最高移動(dòng)速度 m/min nmax :電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 r/min 因電機(jī)與絲杠直聯(lián)， i=1 有上表可得 Vmax=3m/min nmax =600r/min 代入得 ， Ph=5mm （ 2）確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷 絲杠轉(zhuǎn)速 ： ni =PhVi ； 式（ ) ni ：絲杠轉(zhuǎn)速 Vi：進(jìn)給速度 V1= V2=3 代入得： n1 =120， n2 =600 （ 3）絲杠的軸向載荷 Fi=Pxi+u1W1+Pxl Fi:絲杠軸向載荷 Pxi：縱向切削力 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 Pxl：垂向切削力 由已知可得： Pxi=0， Pxl=0 W1=2021N 代入得： F1=100N F2=100N （ 4）當(dāng)量轉(zhuǎn)速 1002100121 tt nnn m ?? ； 式（ ) nm ： 當(dāng)量轉(zhuǎn)速 r/min 由已知可得： t1=70， t2=30 代入得： nm =264r/min （ 5）當(dāng) 量載荷 3m2231m1131m 100100 n tnFn tnFF ?? ； 式（ ) 代入得： Fm =100N （ 6）預(yù)期額定動(dòng)載荷 3 610LXX FFC wmm ? ； 式（ ) Fm ： 當(dāng)量載荷 L：預(yù)期工作時(shí)間 Fw ：載荷系數(shù) 載荷系數(shù)表如表 所示。 （ 11）驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速 10 72 ??? Ldfnmmnkc nc 。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是基于 PLC 控制技術(shù)。 編程方法簡單易學(xué)。 管材直線度檢測機(jī)控制系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì) 根據(jù)管材直線度檢測機(jī)的方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了以下控制方案，如圖 所示。 系統(tǒng)工作流程圖 根據(jù)控制系統(tǒng)原 理圖和測量方案，設(shè)計(jì)如下系統(tǒng)工作流程圖。 （ 3）數(shù)據(jù)處理 :由于本系統(tǒng)采用的是智能視覺傳感器，本身有采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，儲存數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)的能力，所以本系統(tǒng)不再設(shè)計(jì)專門的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 。 PLC 參數(shù)表如表 所示。 （ 4） 非凡的高速處理能力。 型號 電源電壓 V 輸入 /輸出點(diǎn)數(shù) 輸入信號電壓 輸入端 /公共端 輸出端 /公共端 脈沖輸入 脈沖輸出 EC202012BRA 90264 20/12 24V 20/1 12/3 有 有 表 PLC 參數(shù)表 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選擇 根據(jù)選擇驅(qū)動(dòng)器的基本要求：盡量不要選擇整步狀態(tài)，因?yàn)檎綘顟B(tài)振動(dòng)大，選擇小電流，大電感，低電壓的驅(qū)動(dòng)器。其細(xì)分功能使步進(jìn)電機(jī)低頻振動(dòng) 減小，噪聲降低，同時(shí)有助于運(yùn)轉(zhuǎn)精度提高。 （ 4）自動(dòng)半流功能。 視覺傳感器的選取 因?yàn)樵诒緳z測機(jī)的方案設(shè)計(jì)中，采用的兩個(gè)視覺傳感器對管材的同一個(gè)截面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，就勢必要求兩個(gè)視覺傳感器的 CCD 攝像機(jī)拍攝的是同一個(gè)截面，基于以上考慮，首先考慮到激光視覺傳感器，只有激光照射的管材截面 CCD 才能成像，只要保證兩個(gè)視覺傳感器的 LD 激光發(fā)射器的對中性，就能夠保證兩個(gè)視覺傳感器是采集的管材同一截面的數(shù)據(jù)，查閱多方資料，我選用了北京精準(zhǔn)偉業(yè)測控技術(shù)有限公司的FTM2D 視覺傳感器。并且在控制箱的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量滿足以下要求：整個(gè)系統(tǒng)集中，緊湊，在空間允許的情況下，把發(fā)熱元件，振動(dòng)大的元件盡量遠(yuǎn)離其他元件；緊急停止開關(guān)應(yīng)放在顯眼和便于操作的位置。 編號 作用 對應(yīng) PLC 輸入設(shè)備 備注 1 啟動(dòng) SB0 2 自動(dòng)控制 SB2 3 手動(dòng)控制 SB1 4 急停開關(guān) SB7 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 5 檢測開關(guān) SB5 6 工作臺正方向運(yùn)行 SB3 7 工作臺負(fù)方向運(yùn)行 SB4 8 視覺傳感器開關(guān) SB6 9 報(bào)警清除 SB14 表 操作面板按鈕說明表 電氣控制柜 電氣控制柜是電 氣控制的核心設(shè)備，主要是安裝其他控制元件，主要包括開關(guān)電源，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器， PLC 可編程可控制器等。 編號 名稱 型號 備注 1 PLC 控制器 EC202021BRA 2 繼電器 KA1 SAl220 3 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器 DMD402A 4 開關(guān) 電源 NED75B 表 控制柜內(nèi)部布局說明表 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 5 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC 的 I/O 資源配置 根據(jù)相關(guān)功能的要求，對 PLC 的 I/O 進(jìn)行配置，具體表 所示。 根據(jù)控制的要求，設(shè)計(jì)管材直線度的電氣控制原理圖如圖 、 、 所示。 （ 3）在主回路上我們需要接入視覺傳感器 A 和 B 的工作電源，通過接觸器 KA1 來控制 A 和 B 的通斷，而兩個(gè)視覺傳感器通過 USB 接口與計(jì)算機(jī)相連，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的上傳。 （ 3）根據(jù) PLC 數(shù)字輸出地址表分配可知，我們本次輸出觸點(diǎn)需要接入 Y0— Y3 共 4個(gè)觸點(diǎn)。 PUL+和 DIR+分別接 PLC 的 Y0 和 Y1 輸出觸點(diǎn)。首先按照控制功能要求，編制出程序流程圖，再按照程序流程圖編制梯形圖。 程序流程圖如圖 所示。電機(jī)正傳，傳感器組左移，當(dāng)脈沖結(jié)束，電機(jī)停工作并延時(shí)，視覺傳感器攝像并傳輸數(shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 圖 PLC 梯形程序圖 、系統(tǒng)調(diào)試 硬件系統(tǒng)調(diào)試 將系統(tǒng)的各部分硬件連線接好。 （ 2）電機(jī)直接接在供電電源上，檢測電機(jī)能否正常工作。 軟件系統(tǒng)的調(diào)試 （ 1）輸入程序。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 表 輸入輸出得電順序?qū)?yīng)表 通過系統(tǒng)調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn) PLC 在系統(tǒng)控制中的手動(dòng)，自動(dòng)模式的控制。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 7 總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，查閱了很多資料，學(xué)習(xí)了相關(guān)知識，尤其在 PLC 編程方面有了很大的進(jìn)步。雖然在完成本次設(shè)計(jì)的過程中，遇到了很多困難和麻煩，但經(jīng)過自己的不懈努力和虛心求教，終于解決了一個(gè)個(gè)難題。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了分析問題解決問題的能力，開闊了視野，學(xué)到了很多書本上未學(xué)過的東西，磨礪了意志。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成離不開以上各位老師指導(dǎo) ,以及同學(xué)們的大力幫助，在此 ,對他們熱心而無私的幫助表示衷心的感謝 ! 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 參考文獻(xiàn) [1] 劉雷 . 鋼管直線度智能檢測技術(shù)研究 . 2021， 38 [2] 趙志海 . 直線度誤差評定的數(shù)據(jù)處理方法 . 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào) ,2021, [3] 禾斗， 光軸法測直線 度 . 2021 [4] 馬海榮，郭聚東 . 給定平