【正文】 面內(nèi)直線度誤差的評定方法 . 河北科技大學(xué)， 2021， [5] 孫長庫，葉聲華，盧榮勝等，無縫鋼管直線度視覺準(zhǔn)直在線實(shí)時測量系統(tǒng) [J],天津大學(xué)學(xué)報第 33 卷第一期 [6] 鄭鳳儀，圖解 PLC控制系統(tǒng) .人民郵電出版社， 2021 [7] 紀(jì)名貴，機(jī)械設(shè)計，高等教育出版社， 2021 [8] 機(jī)械設(shè)計手冊編寫組 .機(jī)械設(shè)計手冊 .化學(xué)工業(yè)出版社 ,1987； [9] 王也仿 .可變程序控制器應(yīng)用技術(shù) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021； [10] 廖常初 .PLC 基礎(chǔ)及應(yīng)用 .北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2021； [11] 廖念釗、李碩根等 .互換性與技術(shù)測量 .中國計量出版社； 2021； [12] 楊玉根、諸世閩 .現(xiàn)代工程圖學(xué) .北京郵電大學(xué)出版社 .2021； 。由于自身知識和能力有限，存在一些不足之處，望老師指正。此外；畢業(yè)設(shè)計還開啟了對未知領(lǐng)域的探索，增加了對本專業(yè)的興趣。 在設(shè)計的過程中，遇到了一系列的問題，比如考慮情況不全面，處理方法不合理等等，經(jīng)過為期幾個月的努力，終于克服了這些困難，完成了任務(wù)要求。得到仿真如圖 、 、 。 （ 3）運(yùn)行調(diào)試。 （ 4） PLC 單獨(dú)測試，指示燈是否正常。各種設(shè)備檢查無誤后，開始具體的調(diào)試。電機(jī)停止正傳，電機(jī)反轉(zhuǎn)回到原點(diǎn)。系統(tǒng)開始工作前傳感器組應(yīng)位于原點(diǎn)，原點(diǎn)及左極限位置都安裝有 ST1 和 ST2 兩個行程開關(guān)。 手動模式 在手動模式下 ，可以對每個設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)的控制，可以對對管材直線度度進(jìn)行手動檢測，程序流程圖如圖 所示。步進(jìn)電機(jī)的電源直接從步進(jìn)驅(qū)動器輸入，即步進(jìn)驅(qū)動器的 A+、 A、 B+、 B觸點(diǎn)分別接步進(jìn)電機(jī)的相應(yīng)接點(diǎn)。 Y3 為報警信號。 （ 2）根據(jù) PLC 數(shù)字輸入地址表分配可知，我們本次輸入觸點(diǎn)需要接入 X0— X14 共13 個觸點(diǎn)。 （ 2）由于控制回路需要接入 24V 輸出的開關(guān)電源，所以我們需要在在主回路上接入一個開關(guān)電源，其輸入電源為 220V， 輸出為 +24V 和 0V 兩線。 輸出地址 輸出設(shè)備 Y0 步進(jìn)電機(jī)脈沖信號 Y1 步進(jìn)電機(jī)方向信號 Y2 視覺傳感器工作信號 Y3 報警信號 表 輸出地址分配表 PLC 電氣控制 原理圖 電氣控制介紹 （ 1）視覺傳感器電氣控制，控制視覺傳感器時， PLC 輸入得到信號后， Y2 輸出相重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計 21 應(yīng)信號，使 KA2 線圈得電，視覺傳感器控制電路接通，繼電器 KM1 得電工作，開關(guān)KM1 閉合，視覺傳感器 A 和 B 相應(yīng)工作。 圖 布局圖 布局說明： （ 1）控制柜尺寸為 400mm 300mm 150mm。 操作面板的設(shè)計 操作面板即是控制箱的輸入按鈕，主要有啟動按鈕，自動開關(guān)，手動開關(guān)，急停開關(guān)等，具體布置如圖 所示。 圖 FTM2D 實(shí)物圖 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計 17 視覺傳感器的技術(shù)指標(biāo)如下： （ 1）光學(xué)參數(shù) 激 光：紅色激光二極管 波長： 650mm （ 2）電氣參數(shù) 工作電壓： 24V （ 3）機(jī)械參數(shù) 長寬高： 90X50X25mm （ 4）環(huán)境參數(shù) 防護(hù)等級： IP65 存儲溫度： 30℃ 80℃ 硬件選型表 根據(jù)主要硬件的選型和其他配件的選用，建立硬件選型表 所示。 （ 6）細(xì)分?jǐn)?shù) DMD402/DMD402A 最高可 128/256。 （ 2）光電隔離信號輸入。 DMD402A不進(jìn)驅(qū)動器，具有高性能、低價格的特點(diǎn)，適合驅(qū)動兩相或四相混合式步進(jìn)電機(jī)。 (6) 超強(qiáng)的擴(kuò)展能力。 （ 2） 充裕的資源，滿足復(fù)雜、高級、 多任務(wù)的程控要求。 、控制系統(tǒng)的硬件選型 PLC 控制器的選取 本測量機(jī)的控制系統(tǒng)要求 PLC 具有如下性能：計數(shù)功能，有輸入和輸出脈沖的功能，并從可靠性，經(jīng)濟(jì)性考慮。 打 開 電 源裝 夾 管 材是 否 到 位手 動復(fù) 位模 式 選 擇手 動模 式自 動 模 式Y(jié) E SN O循 環(huán) 模 式工 作 臺 正方 向 運(yùn) 轉(zhuǎn)視 覺 傳 感器 工 作輸 出 數(shù) 據(jù)是 否 結(jié) 束工 作 臺 負(fù)方 向 運(yùn) 動工 作 臺 正方 向 運(yùn) 動工 作 臺 負(fù)方 向 運(yùn) 動視 覺 傳 感器 工 作輸 出 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 處 理輸 出 結(jié) 果測 量 結(jié) 束Y e sN o 圖 系統(tǒng)工作流程圖 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計 15 對流程圖的簡單說明： （ 1）位置確認(rèn)：開始測量之前必須確認(rèn)管材放置是否到位，工作臺是否在起點(diǎn)位置，如果沒有，測需要手動回位，而后開始測量。當(dāng) PLC 對步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的脈沖輸入結(jié)束并延時， PLC重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計 14 輸出對視覺傳感器的控制信號，視覺傳感器對當(dāng)前點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)處理后傳輸至計算機(jī)。 完善的監(jiān)視和診斷能力。它采用了專門設(shè)計的硬件，而它的控制功能是通過存放在存儲器中的控制程序來確定的。 支撐方式 fnk 固定 固定 固定 支撐 支撐 支撐 固定 自由 表 支撐方式與載荷系數(shù)關(guān)系表 在此 fnk取 LLLm 01?? L1 ： 兩固定支撐距離 L0 ：行程起點(diǎn)離固定支撐距離 代入得： nc =960 960nmax =600 綜合以上驗(yàn)算，此絲杠符合各方面的要求。 Ph 3 4 5 6 Le 10 12 16 20 24 表 余程與導(dǎo)程關(guān)系表 所以： Ls =4040mm 根據(jù)相關(guān)規(guī)定絲桿螺紋長度不得小于 Ls 加上絲桿螺母總成的一半 215mm， 故在此取絲桿螺 母長度 L1 =4250mm 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計 12 行程起點(diǎn)離固定支撐距離 L0 取絲桿長度 L2 為 4500。 DMD402A 表 電機(jī)相關(guān)參數(shù) 絲桿的計算與效核 已知：工作臺的總重量 W1=2021N， 工作臺與導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)：動摩擦系數(shù)u1=， 靜摩擦系數(shù) u0=， 快速進(jìn)給速度 Vmax=3m/min， 設(shè)計壽命 21600小時。 滑臺與導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù) u= f=umg=10N 絲杠直徑 D=50mm 導(dǎo)程 p=5mm 根據(jù)力的三角形原理： 轉(zhuǎn)動力 M=10X505 =1N 驅(qū)動力矩 Mt== 滾珠絲杠的慣量： dlPJ bbBB ? ； 式（ ) PB 為滾珠絲杠的密度 LB 為滾珠絲杠總長， 5000mm DB 為滾珠絲杠外徑， 52mm 計算可得 JB = 所以電機(jī)的總轉(zhuǎn)矩 T=。 計算選型 電機(jī)的計算選型 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，初選導(dǎo)程為 5mm 的絲杠。考慮到本設(shè)計中導(dǎo)軌行程尺寸過大，選擇專用導(dǎo)軌。所以 采用步進(jìn)電機(jī)。傳動機(jī)構(gòu)使得步進(jìn)電機(jī)的角位移轉(zhuǎn)化為左右方向的直線位移。 圖 機(jī)床總體布置圖 管材由三個支架支撐，在最右端有一個擋塊，主要作用是：放置管材時起一個定位的作用， 上下兩個對組式傳感器安裝在移動的滑臺上，當(dāng)系統(tǒng)開始啟動時，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器帶動絲桿的旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)過絲桿螺母的配合使滑臺向左移動，當(dāng)程序設(shè)定的脈沖輸入結(jié)束，電機(jī)停止， LD 激光發(fā)射器發(fā)出激光， CCD 攝像機(jī)攝像，數(shù)據(jù)處理后，傳輸給計算機(jī)，通過兩個 CCD 得到的數(shù)據(jù)得到第一個截面圓心的數(shù)據(jù)。具體為：在管材的兩側(cè)各安裝一個視覺傳感器，兩個視覺傳感器的光源中心在同一條直線上，這樣兩個視 覺傳感器就形成一個傳感器組，經(jīng)過改進(jìn)后，對管材截面的信息獲得量大大增加，計算機(jī)處理數(shù)據(jù)后得到的圓心數(shù)據(jù)精確度顯著提高。 圖 測量示意圖 測量時鋼管由圓柱支 撐導(dǎo)軌支撐，鋼管到位后，由計算機(jī)發(fā)出信號，控制兩端的5 個視覺傳感器，快速采集 10 個光平面與鋼管相截得橢圓弧圖像，計算機(jī)對 10 副圖像進(jìn)行處理，經(jīng)過一定算法，得到直線度誤差。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 管材直線度檢測機(jī)系統(tǒng)設(shè)計 5 2 總體方案設(shè)計 相關(guān)參數(shù) 管材直徑為 1040mm，管長 4000mm。這種狀況嚴(yán)重制約著我國精密計量測試領(lǐng)域的發(fā)展步伐。 直線度測量國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 世界各個國家對直線度測量領(lǐng)域一直予以高度重視 ,并不斷推出新型高精度直線度測量方法和裝置 ,以滿足日益增長的對產(chǎn)品質(zhì)量的要求。左、右一對硅光電池 ,可用來測量靶子相對于激光束在水平方向上的偏移。它是由光電位置敏感元件進(jìn)行測量。三坐標(biāo)測量機(jī)是近二十年來發(fā)展起來的一種以精密機(jī)械為基礎(chǔ) ,結(jié)合光柵與激光干涉技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的測量設(shè)備。直線度誤差大小可通過測刀口與表面間光隙的大小來判斷 ,誤差值大小由比對法獲得。 移位法是通過被測零件的起始測量位置的變動