【正文】 在絲杠的一端追加工四平面（圖 ）。 計算安全系數(shù) sf 絲杠使用條件：平均溫度 15C0 查圖 ，溫度系數(shù) Tf = 長春工程學院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 19 ????? 12020FTs P Fff 圖 絲杠 PV值圖 按照負荷種類， sf 在 4 或更大時能滿足強度要求， 4因此選擇 MTSRW25型。 計算接觸面壓 p 由 Pro_e 軟件可以分析出攝像機支架的總體重量為 ，則絲杠承受的軸向 力FP =?= 則 p= ?? ?? N/mm 計算滑動速度 V。由于傳動為低速傳動，且為間歇性傳動，故可假設(shè) 絲杠轉(zhuǎn)速 S=100轉(zhuǎn) /min。 設(shè)計采用公司 生 產(chǎn)的梯形絲杠。分析可知，絲杠副受力較小，且僅用于手動調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速很低且不 會頻繁工作，對絲杠及其螺母的力學性能要求較低。 其主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)示意圖如 表 二、導軌精度設(shè)計 由于攝像機支架上的絲杠螺母要與垂直安裝的絲杠配合，導軌的安裝精度直接影響著絲杠副的傳動精度，故導軌的精度應(yīng)選高一些， SBC直線導軌的精度等級分三級，這里選用等級 H，如表 表 導軌精度 H H 和 W2 的測量 40? um 單位 mm 型號 安裝尺寸 滑塊尺寸 高度 E W2 寬度 W 長度 L 安裝螺栓孔 L1 K T 注油嘴 B J M S 安裝孔 T1 N SBG15FL 24 16 47 58 3830 M5 M4 38 21 4 5 SBG30FL 42 5 31 90 98 7252 M10 M8 37 12 M6 單位 mm 型號 導軌尺寸 承載性能 重量 寬度W1 高度H1 孔間距 H 螺栓孔 G 導軌最大長度 動態(tài) C 靜態(tài)Co 靜態(tài)力矩 滑塊 導軌 MRo Mpo Mro SBG15FL 15 15 60 20 3000 850 1370 7 5 5 SBG30FL 28 25 80 9 14 12 20 4000 2980 5490 60 50 49 表 導軌參數(shù)表 長春工程學院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 18 同一導軌的每一滑塊上， H 和 W2 之間的最大差值 15um 平行度要求 5um 三、 絲杠 的選用 絲杠與螺母配合使用組成攝像機工作高度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 對于小車和底座間的導軌，選擇型號為 SBG 30 FL/FLL， 長度為3960mm（其最大長度為 4000mm）， 摩擦系數(shù) ? 為 。 （ 6） 提高機械的可靠性 根據(jù)往復(fù)次數(shù)估算機械壽命， SBC直線導軌能夠提高機械的可靠性。 （ 4） 保持高精度 通過減小滾動摩擦和熱膨 脹， SBC直線導軌可以實現(xiàn)長時間的重復(fù)運轉(zhuǎn)。 （ 2） 精確定位，軌道摩擦系數(shù)小，具有良好的重復(fù)性。 圖 攝像機支架結(jié)構(gòu)圖 一、 導軌 及導軌 滑塊的選用 導軌和導軌滑塊選用上海仁旺機電有限公司生產(chǎn)的 SBC系列直線導軌。 攝像機支架安裝在小車機架的立柱上，通過導軌滑塊和安裝在機架立柱上的導軌配合形成可上下移動的組件 。 ]7[ ③ 機架基本結(jié)構(gòu)設(shè) 計 機架的結(jié)構(gòu)不僅應(yīng)使機架上的零部件安裝、調(diào)試、修理和更換都方便，而且由于現(xiàn)場環(huán)境振動較大，應(yīng)具有良好的抗振性，因此總體結(jié)構(gòu)應(yīng)具有較好的剛性， 其 結(jié)構(gòu)形式如下圖 所示 左圖：側(cè)視圖 右圖：俯視圖 圖 機架結(jié)構(gòu)簡圖 結(jié)構(gòu)中有三塊肋板，其作用是增加機架的剛度，提高抗振性。 ② 機架材料選擇 由于機架承受的應(yīng)力較小，對材料的力學性能要求不高，但由于是焊接機架，故對材料的焊接性能有特殊要求，應(yīng)選用焊接性能較好的金屬材料。 ① 機架類型選擇 按制造方法，機架可分為鑄造機架、焊接機架、和螺栓聯(lián)接機架、或鉚接機架。 長春工程學院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 15 （ 5） 耐腐蝕，使機架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少修理。 （ 4） 結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，工藝性好，還應(yīng)使機架本身的內(nèi)應(yīng)力小，有溫度引起的變形應(yīng)力小。 （ 2） 結(jié)構(gòu)合理，便于制造。 機架的設(shè)計 機架是小車的基礎(chǔ)零件，它支撐或容納零部件的作用。 導軌滑塊安裝的位置精度要足夠，以放置與導軌配合使用時產(chǎn)生干涉，產(chǎn)生較大的側(cè)向應(yīng)力，加快導軌或滑塊的磨損，降低使用壽命。另外應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計上增加其剛度和強度。 小車的設(shè)計應(yīng) 考慮 以下幾個問題 ： 機架的結(jié)構(gòu)不能太高，以滿足攝像機最大工作高度為準，而且重心應(yīng)盡可能低，另外，應(yīng)該注意加強機架的剛度，以增強其抗震性。 攝像小車主要由機架、伺服電機、絲杠、 攝像機 支架、導軌滑塊五部分組成。另外，由于現(xiàn)場環(huán)境 振動 較大，低的剛度必然會造成車載 攝像機 的 振動 ，使其拍攝結(jié)果精度降低甚至失真。 3 硬件 部分設(shè)計 攝像 小 車設(shè)計 攝像小車是整個檢測裝置中最主要的組件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否將直接影響到裝置長春工程學院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 的正常運行和檢測結(jié)果 ，在整個設(shè)計中占重要的位 。如果此時按停止按鈕， 支撐板 到達 B端 （見圖 ） ，之后滑臺返回 A端，此時可將縱梁取下。 （ 2） 待縱梁 放在工作臺上后，按檢測按鈕，滑臺到達 B 端將縱梁夾緊固定，之后 支撐板 回到 A端，然后小車開始向右運動，車載攝像機在規(guī)定位置拍攝采集縱梁圖像。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào) ，電梯控制，運動系統(tǒng)。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。因此 S7200系列具有 極高的性價比。設(shè)計 擬 采用西門子的 s7200系列可編程控制器， 西門子 S7200系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。 設(shè)計 采用可編程序控制器 (PLC)進行控制。另外，當系統(tǒng)超載時，溢流閥才打開，對系統(tǒng)起過載保護作用，而平時溢流閥關(guān)閉。為使滑臺能獨立運動，在液壓缸進油回路安裝節(jié)流閥。 ]6[ 調(diào)速和調(diào)壓方式設(shè)計 為滑臺的移動速度，需在液壓系統(tǒng)中加入調(diào)速系統(tǒng)。 通過 變換閥心在閥體內(nèi)的相對 位置，使閥體各油口連通或斷開，從而控制執(zhí)行元件的換向或啟停。為實現(xiàn)滑臺的自動控制，必須選用電磁換向閥。是實現(xiàn)液壓油流的溝通、切斷和換向，以及 壓力卸載和順序動作控制的閥門。 底座結(jié)構(gòu)簡圖，如圖 圖 底座結(jié)構(gòu)簡圖 長春工程學院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 液壓 系統(tǒng)原理 換向方式選擇 由于滑臺液壓缸有兩個方向的動作，故需用換向閥對其進行換向。裝卸時的支撐設(shè)計成 支撐桿 形式，在縱梁寬度方向上全程支撐 ， 檢測過程的支撐設(shè)計成可沿縱梁寬度方向滑動的滑臺 ，裝卸時的支撐桿由電機控制其運動，檢測時的支撐由液壓缸控制 。為滿足上述兩點要求，可將縱梁支撐設(shè)計成寬度可調(diào)的。因此，要求支撐部分面積應(yīng)很小。 （ 5） 美觀 目前對機器的要求不僅能完成特定的工作，還要外形美觀。 （ 4） 穩(wěn) 定性要求 對于細長的或薄壁的受壓或受彎結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問題，某些板殼結(jié)構(gòu)也存在 失穩(wěn)問題或局部失穩(wěn)問題。 （ 3） 強度要求 對于一般的機架，剛度達到要求，同時也能滿足強度要求。 （ 2） 剛度要求 在必須保證特定外形的條件下，對機架的主要要求是剛度。 底座 的設(shè)計 底座 即裝置的機架， 是整個檢測裝置的基本， 也是整個檢測裝置最大的部分，其作用主要有： （ 1） 承載工件（縱梁）； （ 2） 安裝小車導軌，作為攝像小車的工作平臺； （ 3） 安裝人工光源，以加強攝像機的攝像質(zhì)量； （ 4） 安裝液壓系統(tǒng)。絲杠 傳動精度較高，調(diào)節(jié)方便，因此設(shè)計擬用絲杠作為相機的高度調(diào)節(jié)機構(gòu)。 交流 伺服電機的主要特點是： （ 1） 控制精度高 （ 2） 矩頻特性好 （ 3） 具有過載能力 （ 4） 加速性能好 ，根據(jù)檢測要求必須對支撐桿的回轉(zhuǎn)運到進行精確的控制，還需要能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，因此也選用交流伺服電機對支撐桿進行控制。 長春工程學院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 電機的選擇 電機是小車的驅(qū)動部件，根據(jù)縱梁的檢測要求，必須對小車運動的速度進行控制和對小車的位置進行精確地定位，普通 異步電機顯然不能滿足要求 。齒輪齒條加工比較容易，維護方便 。 方案三： 齒輪 齒條式 在小車車上安裝電機，并在電機上安裝齒輪，在底座上沿縱梁長度方向上鋪設(shè)齒條，通過齒輪與齒條的嚙合將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為小車的直線運動； 第一種方案雖然可以實現(xiàn)小車的直線運動，但小車在行駛過程中車輪與導軌之間已發(fā)生滑動， 不 能對小車的位置進行精確地定位，使得攝像的間隔不穩(wěn)定；第二種方案由于采用了絲杠傳動，不會存在方案一中的打滑現(xiàn)象，而且可以精確控制 小 車的運行速度和位置，定位精度高。 小車運動的實現(xiàn) 小車沿縱梁做直線運動，可 以通過以下 三 種方式實現(xiàn)： 方案一： 車輪 導軌式 在小車底部安裝輪子，并用電機驅(qū)動輪子轉(zhuǎn)動使小車沿鋪設(shè)在底座上的導軌做直線運動； 方案二： 絲杠 螺母式 在小車底部安裝絲杠螺母，在底座上沿縱梁長度方向安裝絲杠，并用電機驅(qū)動絲杠。 作為檢測裝置的運動機構(gòu)其作用是：通過小車沿著縱梁做直線運動來實現(xiàn)車載 攝像機 和縱梁之間的相對運動，從而實現(xiàn)對整個縱梁的拍攝。 為實現(xiàn)上述方案，將 攝像機 固定于自制的小車上，把小車放在縱梁上，讓其 沿 縱梁 行走從而產(chǎn)生相對運動，行走固定的距離后對縱梁進行拍攝。為實現(xiàn)上述方案，系統(tǒng)應(yīng)由圖像傳感器組成的攝像模塊、高速圖像采集模塊和運動模塊以及計算機組成。第二種方案雖然需要加上運動機構(gòu)，但只用一個 攝像機 ，非常經(jīng)濟。 （ 2） 使用一個 攝像機 ，讓縱梁和 攝像機 之間產(chǎn)生相對運動，到達指定位置就拍攝一幅長春工程學院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 圖像。為此，我們的取圖策略是將縱梁分段拍攝下來。 [3]這么長的物體要一次拍攝下圖像是不大可能的，且這時處理的精度也是問題了。 課題主要對 攝像系統(tǒng)硬件和攝像過程自動化控制系統(tǒng)進行設(shè)計 ，整個系統(tǒng)由運動模塊、攝像模塊、圖像采集模塊和計算機組成， 系統(tǒng)硬件模塊如圖 ： 圖 系統(tǒng)硬件模塊圖 設(shè)計縱梁檢測裝置及控制系統(tǒng)的原則是 : （ 1） 充分分析縱梁技術(shù)要求，擬定最合理的 檢測方式和控制系統(tǒng)的控制模式 ，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件 ； （ 2） 明確 各種型號的縱梁形狀參數(shù)、 精度要求， 合理的設(shè)計裝置的實際檢測區(qū)間和裝置的整體尺寸，使裝置可以滿足各種型號的縱梁檢測要求 ； （ 3） 盡量選用定型的標準組件，簡化設(shè)計制造過程，兼顧通用性和專用性，并 能實現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制 ； （ 4） 控制系統(tǒng)應(yīng)操作簡單； （ 5） 再滿足檢測需求的前提下，考慮盡可能降低成本。它可在 振動 強烈的環(huán)境下進行滿足精度要求的檢測。 課題的主要任務(wù) 本課題將要完成的主要任務(wù)如下 : （ 1） 完成縱梁檢測裝置的機械本體設(shè)計 ，包括運動機構(gòu)和底座的 設(shè)計 ； （ 2） 完成 縱梁 檢測系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)設(shè)計 ，其中包括液壓系統(tǒng)設(shè)計，可編程控制系統(tǒng)設(shè)計； 2 總體設(shè)計方案 設(shè)計的 縱梁 檢測裝置是一種適合于大批量生產(chǎn)的縱梁的檢測裝置。 [1]這種檢測方式嚴重依賴人工，可靠性不高，效率不高，不適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的需要。當孔漏了或者孔的位置或直徑錯了，裝配 時總成安裝不上，就會出現(xiàn)質(zhì)量問題，因此需要對縱梁上孔進行檢測。 汽車縱梁在汽車結(jié)構(gòu)有著重要的作用，被稱為汽車的脊梁。 現(xiàn)代汽車檢測技術(shù)主要應(yīng)用于如下場合： （ 1） 大批量生產(chǎn)零件的檢測； （ 2） 檢測精度要求較高，傳統(tǒng)檢測方法無法滿足要求的場合； 長春工程學院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 6 （ 3） 檢測項目較多，檢測過程復(fù)雜，傳統(tǒng)方法對技術(shù)人員的數(shù)量和技術(shù)要求較高的場合。 現(xiàn)代汽車檢測技術(shù)的優(yōu)點有很多，主要包括以下幾個方面： （ 1） 由于采用了自動化控制技術(shù)，使檢測過程簡單、迅速； （ 2） 依靠計算機分析檢測數(shù)據(jù)，是檢測結(jié)果更為準確翔實； （ 3） 檢測精度高； （ 4） 可進行定量分析，使人們能更加詳細的了解產(chǎn)品信息。 隨著現(xiàn)代科學 技術(shù)的進步，特別是隨著計算機技術(shù)的進步，汽車檢測技術(shù)也在飛速發(fā)展。在汽車檢測方面，傳統(tǒng)檢測技術(shù) 完全依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)故障或缺陷， 然后對其進行針對性的維修。我國已能生產(chǎn)全套汽車檢測設(shè)備 。 20多年來，汽車檢測、診斷設(shè)備得到了長足的進步和發(fā)展，