鋼球表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)設計畢業(yè)設計說明書(參考版)
2025-07-07 22:06本頁面
【正文】 22 。在以后的日子里，我會帶著他們的期盼更加努力的學習和工作，我一定會好好地孝敬和報答他們的。 感謝閆龍華、劉軍、孔凱、苗壯、尤鵬、楊毓賢、祁炳進等同組同學，在畢業(yè)設計期間與他們密切合作，相互探討、學習以及進步，共同營造了團結(jié)互助、集思廣益的學習氛圍。李老師平時工作很忙，但他還是很負責任，認真的對我們每一階段所做的內(nèi)容進行指導和審查，他孜孜不倦的敬業(yè)精神、嚴謹?shù)慕虒W態(tài)度、豐厚的學術造詣對我影響極大，并將會使我終生受益，是我以后學習及工作的榜樣。參 考 文 獻[1] Yue Yang, Kazuo Yamazaki, Hideki Aoyama, Sadayuki optic surface topography measurement sensor and its design study[J].Precision Engineering ,2000,24 : 32–40[2] S. Binua, . Mahadevan Pillai, N. Chandrasekaran. Fiber optic displacement sensor for the measurement of amplitude and frequency of vibration[J].Optics amp。 （2）在此利用基于調(diào)制技術和鎖相放大技術，分析并設計了鋼球表面缺陷信號處理系統(tǒng)，其中包括激勵光源驅(qū)動電路，光電轉(zhuǎn)換及前置放大電路，窄帶濾波電路，相敏檢波電路及低通濾波電路，移相電路，除法運算電路，還有利用C8051F020單片機進行數(shù)據(jù)的采集及處理，設計了電源電路、外部晶振電路、復位電路、串口通訊、JTAG接口電路、鍵盤及顯示等。采用74HC138解碼作為4輸出多路復用器，未使用的使能端必須在他們的相應的高電平或低有效狀態(tài)。JTAG接口4腳為：TMS、TCK、TDI和TDO，它們表示測試模式、測試時鐘、測試數(shù)據(jù)輸入和測試數(shù)據(jù)輸出。選定的MAX232ACPE芯片，+5V電源電壓，額外的電源供應的需要，除了該芯片包含兩個輸入輸出，但這里只有一條路。 外部晶振電路 復位電路 。外部晶振必需一個外部諧振器或者并行形式的晶振或電容或RC網(wǎng)絡，連接到XTAL1和XTAL2之間。 電源電路。C8051F020還支持時鐘。該AD534芯片的Y2輸入管腳與輸出管腳相連，輸出信號將滿足以下關系： （33）然后接地Z2/X2，輸出信號為： （34）為了實現(xiàn)兩路信號的除法運算，實現(xiàn)輸出信號幅度的調(diào)整可以使用Y1引腳外接可調(diào)電壓，信號從輸出引腳通過隨后的擴增可作為CPU的輸入信號。 除法運算電路經(jīng)過鎖相放大以后，能夠獲得三路直流信號，在這里將其中的兩路送入除法器中完成雙光纖補償法，得到最后的信號。 移相電路 此處選用的是鎖相環(huán)集成芯片CD4046，由它構(gòu)成連續(xù)可調(diào)的移相電路，其結(jié)構(gòu)相對比較簡單，只需要兩個運算放大器及少量的外圍器件。當信號是直流，Cl趨于無窮大；信號頻率越大，C2電抗越小，Up(s)就越小，于是能夠確保當時，增大電壓的放大倍數(shù)值，又不會由于正反饋過強而引發(fā)自激振蕩。當參考信號電平高，電子驅(qū)動開關C連接X(t)；當參考信號電平低，電子驅(qū)動開關C連接X(t)，從而完成了輸入信號X(t)與參考方波信號R(t)的乘法運算。它由運算放大器，比較器，和積分放大器等幾個部分構(gòu)成。 相敏檢波電路 鎖相放大技術的核心部分就是相敏檢波電路，它的作用是實現(xiàn)參考信號和輸入信號的相乘運算。： 帶通濾波電路 鎖相放大電路 鎖相放大技術是基于互相關原理的一種微弱信號檢測技術，鎖相放大器由輸入信號通道，參考信號通道以及相敏檢波三部分組成。其等效阻值為： （31） 放大比例為： （32） 。能夠?qū)⒔邮盏降墓庑盘柦?jīng)過HFBR25X6接收模塊改變?yōu)槟M電壓信號，繼而此模擬電壓信號再通過選用T型反饋網(wǎng)絡的反相比例放大電路。此處所用的發(fā)光部件是采用惠普公司的HFBR15X7發(fā)光模塊，其內(nèi)部含有一個波長650nmLED。NE555芯片3腳為輸出端，輸出電流大約20mA左右，此電流不能直接驅(qū)動發(fā)光二極管，因此必須要加入驅(qū)動級或者功放級。 鋼球表面質(zhì)量檢測信號處理系統(tǒng)總框圖 調(diào)制光源激勵電路 調(diào)制光源激勵電路是用來為光電管提供一個100KHZ的矩形方波信號的，此信號一方面可以作為光源的激勵信號，最終被轉(zhuǎn)換為脈沖信號從而作為載波信號；另一方面是作為后面相敏檢波的參考信號。三個相同的PIN光電探測器分別接收三路光信號由接收光纖束發(fā)出出的，轉(zhuǎn)換為微弱電壓信號再經(jīng)過前置放大后。這樣就將信號由低頻范圍遷移到設定的高頻范圍，從而避開低頻噪聲的不利影響，檢測系統(tǒng)也就變?yōu)榻涣飨到y(tǒng)，接下來就可以利用鎖相放大技術對其進行檢測。本節(jié)將利用鎖相放大技術設計來鋼球表面缺陷信號處理系統(tǒng)。常用的改善信噪比方法有：取樣積分技術、光子計數(shù)技術、鎖相放大技術。 展開輪 為激光器的支架及底座。 鋼球表面展開機構(gòu) 從圖中可以看出，鋼球表面展開機構(gòu)中有驅(qū)動輪、展開輪、壓緊輪、激光器、振動傳感器，壓緊輪支架，激光器支架及底座，展開輪支架，機器支架，還有很多的螺釘、螺栓和螺母。有了這種特殊的結(jié)構(gòu)，在展開輪的作用下，被檢測鋼球既做正旋轉(zhuǎn)運動，又做側(cè)旋轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)鋼球的全面展開。隨著t的增大，使得a增大，a大于0，WA大于WB，鋼球旋轉(zhuǎn)軸將逐漸發(fā)生傾斜，最終其到達最大極值的傾斜角度，然后傾斜角a開始減小，直到到達反向的平衡位置，a=0，WA=WB；接著反向傾斜，a小于0，WA小于WB，最終其到達最大極值得傾斜角度，繼而傾斜角度將會漸漸地減小，最終回到原來的正向初始位置，這樣地往復運動。 展開輪結(jié)構(gòu) 其中A、B分別為鋼球與展開輪的接觸點，OA、OB分別為展開輪的瞬時母線，OA垂直于OB(即展開輪的兩個側(cè)面夾角保持固定的90度)，AB的連線與轉(zhuǎn)動軸的夾角為a。180經(jīng)線到達南極點，如此循環(huán)，最終將實現(xiàn)鋼球表面的完全展開。：激光掃描斑點開始移動于沿著經(jīng)度為L的經(jīng)線，從南極點出發(fā)，當經(jīng)過赤道的時候，掃描斑點已經(jīng)偏移到經(jīng)線L和L+n的中間位置，掃描斑點在到達北極點的時候其運動方向向量正好與L+n經(jīng)線相切，穿越到北極點后，其運動方向
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