【正文】 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(xué)性能要求較低。 其主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)示意圖如 表 二、導(dǎo)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(dǎo)軌的安裝精度直接影響著絲杠副的傳動精度，故導(dǎo)軌的精度應(yīng)選高一些， SBC直線導(dǎo)軌的精度等級分三級，這里選用等級 H，如表 表 導(dǎo)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(dǎo)軌尺寸 承載性能 重量 寬度W1 高度H1 孔間距 H 螺栓孔 G 導(dǎo)軌最大長度 動態(tài) C 靜態(tài)Co 靜態(tài)力矩 滑塊 導(dǎo)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(dǎo)軌參數(shù)表 長春工程學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 18 同一導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)軌 及導(dǎo)軌 滑塊的選用 導(dǎo)軌和導(dǎo)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(dǎo)軌。 攝像機支架安裝在小車機架的立柱上，通過導(dǎo)軌滑塊和安裝在機架立柱上的導(dǎo)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(xué)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(xué)院 2021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(dǎo)軌滑塊安裝的位置精度要足夠，以放置與導(dǎo)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(dǎo)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(zhǔn)，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(dǎo)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(xué)院 2021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(dá) 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(dá) 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(jìn)行控制。另外，當(dāng)系統(tǒng)超載時，溢流閥才打開，對系統(tǒng)起過載保護(hù)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(jìn)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(xué)院 2021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(jìn)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(xì)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(dá)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(dǎo)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(jìn)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(jìn)行控制。 長春工程學(xué)院 2021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(jìn)行控制和對小車的位置進(jìn)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(hù)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(dǎo)軌之間已發(fā)生滑動， 不能對小車的位置進(jìn)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(dǎo)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(dǎo)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(jìn)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(jì)。 （ 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(dá)指定位置就拍攝一幅長春工程學(xué)院 2021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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(yán)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(dāng)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(jìn)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(xué)院 2021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(zhǔn)確翔實； （ 3） 檢測精度高； （ 4） 可進(jìn)行定量分析，使人們能更加詳細(xì)的了解產(chǎn)品信息。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是隨著計算機技術(shù)的進(jìn)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(jìn)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(jìn)步和發(fā)展，截止 2021年底，設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)達(dá) 1000多家，產(chǎn)品有 11000多個品種， 2800 多個規(guī)格型號。與此同時，汽車的檢測技術(shù)長春工程學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 和裝備也得到了大力發(fā)展。到 80年代中期，由于汽車監(jiān)理工作由交通部轉(zhuǎn)由公安部主管，原來車管所的汽車檢測站也一并劃歸公安車管系統(tǒng)。從工藝上提出了將各種單臺檢測設(shè)備安裝聯(lián)線 ，構(gòu)成功能齊全的汽車檢測線，其檢測綱領(lǐng)為 3萬輛次／年。經(jīng)過 2年的推廣試驗，首批推薦了部分國產(chǎn)檢測、診斷設(shè)備及操作要點， 車輛技術(shù)狀況