【導讀】比對來檢測是否有漏孔、用千分尺等工具手動測量孔心位置是否合乎要求。測方式嚴重依賴人工，可靠性不高，效率不高，不適應現代化工業(yè)生產的需要。首先對縱梁基本結構、數字圖像處理技術和汽車檢測技術做了簡單的介紹，然。并對控制系統(tǒng)進行設計。控制系統(tǒng)使用西門子s7-200系列PLC實現了檢測過程的。自動化運行，并使用液壓系統(tǒng)實現了縱梁支撐部件的運動控制。該自動化檢測裝置

　　

【正文】 滑臺的作用是為檢測時的縱梁提供支撐，為適應各種規(guī)格尺寸的縱梁，滑臺設計成可沿縱梁寬度方向滑動的運動零件，其運動 由 液壓系統(tǒng)驅動 。 （ 1） 材料的選擇 滑臺僅僅承受 縱梁重力和 壓緊 縱梁 時的壓 力，對 其力學性能要求不高，一般的碳素結構鋼 均可滿足要求。另外由于滑臺需與底座上的滑軌接觸組成滑動副，因此要求具有一定的耐磨性或熱處理后具有一定耐磨性。綜合以上考慮用 Q275， 滑動表面淬火處理，淬火硬度300HBS。 Q275 其 具有較高的強度、較好的塑性和切削加工性能，一定的焊接性能。小型零件可以淬火強化。 （ 2） 結構設計 滑臺斷面形狀如圖 圖 滑臺斷面簡圖 長春工程學院 2021屆畢業(yè)設計 (論文 ) 27 為增加滑臺與底座的接觸面積，增加穩(wěn)定性，突出滑臺兩側的導軌部分 （圖 ） ，以防止 縱梁對導軌形成的偏壓將導軌壓翻。 圖 滑臺俯視圖簡圖 滑臺的最終結構如圖 圖 滑臺 支撐板 的設計 支撐板 的作用是在裝置停止檢測時承載縱梁 ，由 轉動軸、電機、連接桿、支撐板 組成 。如在檢測前將縱梁放在底座上，由 支撐桿 支撐 ， 停止檢測后 支撐桿 伸出支撐縱梁，然后將縱梁取下。 （ 1） 材料選擇 支撐桿及連接桿 僅承受縱梁的壓力，對其力學性能要求較低。另外， 支撐桿和連接桿在伸出和收回時會受到底座和縱梁的摩擦，故要求 其由一定的耐摩擦性能。綜合以上考慮用45鋼 ， 調質 處理，淬 調質 硬度 4550HRC。 （ 2） 結構設計 一根連接桿需要和支撐板轉動連接，兩根連接桿之間也需要轉動連接，設計用鉸鏈連接。因此支撐板上要有圓形突臺，連接桿上需要有與之配合的圓形孔。兩根連接桿之間的連接采用嵌入式鉸鏈連接。另一根連接桿與轉動軸之間的連接可以用鍵連接、過盈配合或者焊接， 為了減少生產成本這里選用焊接。 當支撐板打開到最大時，連桿的受力方向和其速度方向的夾角為直角，即傳動角為 0，機構處于死點位置，能起到支撐縱梁的作用。 綜上所述 支撐桿 結構如圖 所示 長春工程學院 2021屆畢業(yè)設計 (論文 ) 28 圖 支撐板 液壓元件的選擇 液壓缸的 計算 與選擇 （ 1）負載分析 近似取滑臺對縱梁的壓力 FN =100N，其負載還有慣性負載和阻力負載兩部分。 ① 慣性負載的計算： 由 ProE軟件分析滑臺質量為 683kg，取加速度 a=15m/s2 Fm=ma=683? 15N=10245N ② 阻力負載計算 滑臺和底座間的摩擦系數 ? = f= ??mg 638? ? = 由上的出液壓缸的最大負載 Fmac =10245+= （ 2）液壓缸的選擇 滑臺 的行程 S=450mm，故液壓缸的行程應大于 450mm。 根據以上數據，選擇天津蓬拓有限公司生產的 HSG 型工程液壓缸，液壓缸型號 HSG L 0140/dE，主要參數見表 （ )?? 。 則液壓缸的最大壓力 p=4 Fmac / 2d? = 4 ???= 長春工程學院 2021屆畢業(yè)設計 (論文 ) 29 表 液壓缸參數表 液壓泵的計算與選擇 （ 1） 確定液壓泵的最大工作壓力 考慮到正常工作中進油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為 p =p+ΣΔP 式中 pp — 液壓泵最大工作壓力； P— 執(zhí)行元件最大工作壓力； ΣΔP — 進油管路中的壓力損失， 取 Mpa。 p =P+ΣΔP= （ ++） MPa=38 MPa 上述計算所得的 PP是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過度階段 出現的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力 Pn≥ （ ） p ， 取 Pn = 38=57MPa。 （ 2）泵的流量確定 液壓泵的最大流量應為： pq ≥KL(∑q)max 式中 pq — 液壓泵的 最大流量； (∑q)max — 同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。 KL— 系統(tǒng)泄露系數，一般取 KL=，現取 KL=。 所以 長春工程學院 2021屆畢業(yè)設計 (論文 ) 30 pq =KL(∑q)max= Ｘ 20L/min=24L/min （ 3）選擇液壓泵的規(guī)格 根據以上算得的 p 和 pq 再查閱有關手冊，現選用 YBE型定量葉片泵，該泵的基本參數為：每轉排量 0q =680ml/r,泵的額定壓力 Pn=16MPa,電動機轉速 n=6001500r/min。 （ 4）與液壓泵匹配的電動機的選定 驅動液壓泵的電動機功率由公式： P= p pq /η 可得出， 其中 P電動機功率（ W） p 液壓泵的最大工作壓力（ MPa） pq 液壓泵的輸出流量（ L/min） η 液壓泵的總效率 取 η= 因此 P=（ 16Ｘ 24） /=548W= 查閱電動機產品樣本，選用 Y90S4型電動機，其額定功率為 KW，額定轉速為 1400r/min。 液壓閥 選型列表 選定的液壓元件如下表 所示 表 液壓元件明細表 管道尺寸的確定 根據選定的液壓閥的連接油口尺寸確定管道尺寸。液壓缸的進、出油管按輸入、排出的最大流量來計算。本次設計選用內徑為 15mm，外徑為 22mm的 15號冷拔鋼管。 序號 元件名稱 最大通過流量（ L/min） 型號 1 定量葉片泵 24 YBE 2 液控單向閥 24 YAF3Ea 3 三位四通 電磁 換向閥 20 4WE6D50W22050 4 溢流閥 63 YF310B 長春工程學院 2021屆畢業(yè)設計 (論文 ) 31 液壓油箱容積的確定 液 壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵的額定流量的 57倍，本設計取 7倍，故油箱的容積為 V=（ 7Ｘ 24） L=168L 4 控制系統(tǒng)設計及編程 主要結構與工作方式 控制系統(tǒng)主要涉及的結構有 （圖 ） ： （ 1） 滑臺 滑臺的作用是在檢測過成中支撐縱梁 ，為適應各種規(guī)格尺寸的縱梁，滑臺設計成可沿縱梁寬度方向滑動的運動零件，其運動由液壓系統(tǒng)驅動。 （ 2） 架桿 架桿和滑臺的作用基本相同，只是架桿是在裝卸縱梁時縱梁的支撐結構，二者配合實現縱梁的支撐結構。 當裝載縱梁時，架桿 伸出作為縱梁支撐部件；當檢測完成卸載縱梁時，滑臺收回前將架桿頂出支撐在縱梁。 （ 3） 攝像小車 攝像小車載著 攝像機 沿縱梁方向進行運動。對于分段拍攝，小車每一個拍攝周期分為加速、勻速、減速、暫停四部分。另外，小車可以用手動按鈕驅動，運動方式也為加速、勻速、減速過程，勻速時間由操作者掌握。 （ 4） 攝像機 采取分段拍攝，在小車工作周期的暫停階段， 攝像機 進行拍攝 。 長春工程學院 2021屆畢業(yè)設計 (論文 ) 32 圖 縱梁檢測裝置 檢測裝置的控制要求 （ 1） 每次啟動裝置時，先將 支撐桿 、滑臺、小車復位，即 支撐桿 到 B 端，滑臺到 A端，小車到 C端； （ 2） 縱梁放與底座上開始檢測時，滑臺先滑到 B端，遇到 SB6停止后 支撐桿 開始滑到A端； （ 3） 滑臺在返回 C端時，遇到 SB3開始減速，直至停止；開始檢測后，小車由 C端向B端運動，先加速后勻速，當 SB7遇到縱梁邊緣時小車勻速 2s后減速 ，同時 攝像機 拍攝，暫停 1s后開始工作周期運動。 （ 4） 小車運動到 B端，當 SB7再次遇到縱梁邊緣時，小車勻速行駛，遇到 SB2時開始減速，至停止； （ 5） 手動模式下，按下手動按鈕，小車從靜止加速 ，手動停止后減速 停下； （ 6）檢測完畢， 支撐桿 到 B端，遇到 SB5 后停止，同時滑臺滑到 A端，此時可取下縱梁； （ 7） SB1和 SB4為安全限位開關，當小車不能及時停止，遇到 SB1和 SB4時立即停止。 （見圖 ） 長春工程學院 2021屆畢業(yè)設計 (論文 ) 33 圖 檢測系統(tǒng)控制簡圖 I/O 分配 輸入開關 /按鈕 輸入 端 啟動按鈕 檢測按鈕 暫停按鈕 卸載按鈕 車載鏡反射試 光電開關 C 端槽 式 開關 B 端槽 式 開關 支撐桿 限位開關 KM1 滑臺限位開關 KM2 手動左行按鈕 手動右行按鈕 兩端限位開關 KM3 輸出 輸 出端 脈沖輸出 攝像機觸發(fā) 滑臺向 B 滑臺向 A 支撐桿 向 B 支撐桿 向 A 脈沖方向 CW 脈沖方向 CCW 長春工程學院 2021屆畢業(yè)設計 (論文 ) 34 硬件配置 根據 I\O 點數和功能要求，檢測裝置控制系統(tǒng)選擇西門子 S7200系列 PLC，主機型號CPU224。 CPU224的技術指標 ： CPU224本機集成了 14點輸入／ 10點輸出，共有 24個數字量 I/O。它可連接７個擴展模塊，最大擴展至 168點數字量 I/O點或 35路模擬量 I/O點。 CPU224有 13Ｋ字節(jié)程序和數據存貯空間，６個獨立的 30KHｚ高速計數器，２路獨立的 20KHｚ高速脈沖輸出，具有 PID控制器。 CPU224配有１個 RS485 通訊／編 程口，具有 PPI 通訊、 MPI 通訊和自由方式通訊能力，是具有較強控制能力的小型控制器。 (1)CPU224技術指標 【 9】 存儲器： 程序存儲器 4096字 用戶數據存儲器 2560字 存儲器類型 EEPROM 存儲卡 EEPROM 數據后備（超級電容） 190小時 編程語言 LAD， FBD和 STL 系統(tǒng) I/O： 本機 I/O 14入／ 10出 擴展模塊數量 7個模塊 數字量 I/O映像區(qū) 256（ 128入／ 128出） 數字量 I/O物理區(qū) 168（ 94／ 74） 模擬量 I/O映像區(qū) 32入／ 32出 模擬量 I/O物理區(qū) 35（ 28／ 7）或 14出 附加功能： 內置高速計數器 6個（ 30KHｚ） 內置模擬電位器 2個（ 8位分辨率） 脈沖輸出 2個高速輸出（ 20KHｚ） 長春工程學院 2021屆畢業(yè)設計 (論文 ) 35 通訊中斷 １發(fā)送器／２接收器 定時中斷 2個（１ｍｓ－ 255ｍｓ） 輸 入中斷 4個 實時時鐘 內置 為傳感器提供 5VDC電流： 660ｍＡ 程序設計 由控制要求，小車的操作分為自動和手動運行 。為使編程清晰簡潔，將整體控制要求編為主程序，小車的運動程序做成子程序，在主程序用到時調用，這樣便避免了重復編制小車運動程序。另外，小車的運動較為復雜，在小車啟動、停止、工作、手動時的運動過程均不相同，但都經歷加速、勻速、減速階段，因此將小車的運動進行參數設計，在選擇運動模式時僅需將相應參數賦給小車電機即可。 （ 1） 程序設計總體方 案 小車的運動情況復雜，其主要運動 模式 有： 模式一： 檢測開始時，小車從靜止加速至 ，當光電開關 SB7（圖）接通時，小車繼續(xù)勻速 2s后開始減速，減速 ，停止時間為 1s，在停止時攝像機拍攝。 模式二： 小車沿縱梁檢測過程中按加速、勻速、減速、停止的模式周期性運動，運動的過程見圖 。 模式三： 當光電開關 SB7檢測到縱梁另一邊緣時，小車先加速至 ，然后以此速度勻速行駛。 模式四： 當小車遇到 C 端的槽形光電開關 SB3時（圖 ），小車開始減速，直至停 止。 模式五： 在手動狀態(tài)下，按下手動按鈕，小車先加速后勻速，當手動按鈕放開，小車減速 。 由上分析可知，小車的運動復雜，如果分別對每段運動模式進行控制將會使程序編制變得繁瑣，同時也難免會出現重復編程的現象，因此這種方案是不可取的。 從上面的運動過程可以看出，不論小車以哪種模式運動，其加速、勻速、減速的速度和加速度及時間是相同的，因此可以將加速、勻速、減速、停止的運動過程做成子程序，系 長春工程學院 2021屆畢業(yè)設