【正文】 河北科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計成績評定表 姓 名 劉通 學(xué) 號 11L0551188 成 績 專 業(yè) 機械設(shè)計 制造及其自動化 題 目 自動絨毛率測試儀設(shè)計開發(fā) 指導(dǎo)教師評語及成績 指導(dǎo)教師： 年 月 日 評閱教師評語及成績 評閱教師： 年 月 日 答辯小組評語及成績 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 學(xué)院答辯委員會主任： 年 月 日 注：該表一式兩份 ， 一份歸檔 ， 一份裝入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中 。 畢 業(yè) 設(shè) 計 中 文 摘 要 絨毛率是 普遍存在于每件紡織品中的。為了保證紡織品的質(zhì)量，人們通過測量紡織品表面的絨毛率鑒定紡織品。 本課題的利用 CREO 軟件系統(tǒng)，進行了自動絨毛率測試儀的總體設(shè)計及其零部件三維設(shè)計，該儀器可完成布面的自動裝夾、張緊、移動、定位功能以及儀器外觀設(shè)計；再配合 CCD 機器視覺系統(tǒng)，可 以完成布面絨毛率快速、精確、客觀測定的任務(wù)。 關(guān)鍵詞 絨毛率 視覺檢測 三維 設(shè)計 仿真 畢 業(yè) 設(shè) 計 外 文 摘 要 Title Design and development of automatic villi rate tester Abstract Villi rate is mon in each piece of textiles. In the process of textile fabric, grey hairs rate is an important index of reflecting the cloth quality, The quality of the product is directly related to the quality of the product, the grade, the production efficiency and the smooth progress of the order to guarantee the quality of textiles, people by measuring the rate of villi on the surface of the textile to identification of textiles. Because only a few microns length of the villi is very small, can not be identified with general measurement instrument,Therefore, this paper proposed the “design and development task of the automatic rate tester”. This topic using CREO software system,doing the overall design of automatic villi rate tester and its spare parts 3 d instrument can be pleted automatic clamping, tensioning, movement, positioning and instrument design。伴隨著人們生活質(zhì)量的提高以及社會的快速發(fā)展 ，人們對紡織品的需求從只是一個簡單的功能，更多關(guān)注其安全性和衛(wèi)生、綠色環(huán)保和自然生態(tài)。 紡織品是指天然纖維和化學(xué)纖維為原料，經(jīng)過紡紗，織造，染整等工藝加工或重新縫制，并采用復(fù)合技術(shù)的其他產(chǎn)品。 衣著用紡織品包括：（ 1）各種服裝；（ 2）制作服裝用的各種紡織品而料；（ 3）里料、墊料、填充料、裝飾線、縫紉線等紡織輔料。 產(chǎn)業(yè)用紡織品包括土工布、醫(yī)療衛(wèi)生用品 (醫(yī)用日罩、醫(yī)用脫脂紗布、醫(yī)用脫脂棉）、婦嬰保健用品、勞保用品 (手套、礦工服）等。同時，有必要保持襯里的粘合介質(zhì)，并保持其密合性的材料?？椢锲鹎蚝笸庥^明顯變差，自接影響美觀。 ：是指織物表面一層幾微米長的絨毛表層中絨毛含量。因次為了保證紡織 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 2 頁 共 36 頁 品質(zhì)量，需要對紡織品進行絨毛率檢測。在紡織品坯布加工過程中，坯布絨毛率是反映布面質(zhì)量的重要指 標(biāo)，絨毛率的高低直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、檔次、生產(chǎn)效率以及后續(xù)加工的順利進行。因為絨毛只有幾微米的長度十分細小，無法用一般的測量儀器鑒定，因此“自動絨毛率測試儀設(shè)計開發(fā)”課題的提出主要是希望設(shè)計一種機械裝置，完成布面的自動裝夾、張緊、移動、定位功能以及儀器外觀設(shè)計；再配合 CCD 機器視覺系統(tǒng)，完成布面絨毛率快速、精確、客觀測定的任務(wù)。 國內(nèi)外發(fā)展概況 國內(nèi)研究 機器視覺和計算機視覺是指物體或場景由非接觸式光學(xué)傳感器成像和圖像分析得到的信息對象或場景 [3]。通常需要低水平圖像處理方法來提高圖像質(zhì)量和使用高級模式識別和圖像分析方法識別圖像中的特征。然而，在過去的 20年中，由于成像技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，機器視覺技術(shù)也有相當(dāng)大的進步。 目視檢查的產(chǎn)品是機器視覺的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，并且已經(jīng)有很多成功的應(yīng)用在這個領(lǐng)域。 機器視覺檢測系統(tǒng)的機械制造工業(yè)視覺檢測系統(tǒng)基于 CCD(電荷耦合）裝置，使用CCD 尺寸測量技術(shù)是非常有效的非接觸檢測技術(shù)，廣泛應(yīng)用在處理各種各樣的在線檢測和高精度，高速度檢測。 目 前，在視覺檢測使用亞像素技術(shù)可以控制 15um 之間的表面尺寸的測量精度，使用自動聚焦技術(shù)基于高程測量精度可以控制在 1020um[8]。 日本三菱電氣公司和東燃管內(nèi)表 面視覺檢測系統(tǒng)聯(lián)合開發(fā)的異物沉淀引起的腐蝕和管道檢測，其分辨率可達正負 mm，檢查速度可達 30毫米 /秒 [ 13 ]。 課題研究的內(nèi)容 “自動絨毛率測試儀設(shè)計開發(fā)”課題的提出主要是希望設(shè)計一種機械裝置，完成布面的自動裝夾、張緊、移動、定位功能以及儀器外觀設(shè)計；再配合 CCD 機器視覺系統(tǒng)，完成布面絨毛率快速、精確、客觀測定的任務(wù)。 下導(dǎo)軌移動的精度為177。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 4 頁 共 36 頁 2 絨毛檢測儀開發(fā)方案確定 自動絨毛率測試儀是基于機器視覺及圖像處理的紡布絨毛率測試儀器。因此作為被檢測的布匹尺寸也應(yīng)該比較小，同時也應(yīng)該考慮到布匹的厚度問題。因此測試儀主要由 CCD視覺系統(tǒng)、 XYZ三維移動工作臺、自動裝夾裝置、張緊裝置、傳送裝置和精準(zhǔn)定位裝置組成?？紤]到 CCD 視覺系統(tǒng)有許多線路連接，頻繁的移動可能導(dǎo)致檢測系統(tǒng)的損壞，因此考慮將 CCD 視覺系統(tǒng)固定在 Y坐標(biāo)軸上不動，通過移動其他裝置來檢測絨毛率。裝夾裝置可以采用液壓夾緊裝置或者機械夾緊裝置。 （ 4）定位裝置 被測胚布需要通過 CCD 視覺系統(tǒng)拍照測試，每一塊胚布需要被測試三組數(shù)據(jù)，因此就需要有精準(zhǔn)的定位，而定位裝置就是通過傳感器將胚布定位到需要的位置進行測試。傳送裝置常用的有皮帶傳送，鏈板傳動等，考慮到檢測部位的刀口只有 左右，采用 皮帶傳送。具體的工作過程為在三角布滾的一個平面上挖一個布寬的凹槽，將布匹嵌入凹槽中，在選擇相同尺寸的磁鐵通過吸力將布匹固定在布滾上，另一端平鋪在傳送帶上，同時在布的尾端加載重物，形成一定的張力，重物的設(shè)計選擇相同的質(zhì)量，根據(jù)布的要求可以增加和較少重物的質(zhì)量。測量結(jié)束后，電機反轉(zhuǎn)到初始位置，將布匹取下來進行第二次實驗布匹的測量。將 CCD攝像頭水平安放在兩道軌之間。具體的工作過程是布夾停留在如圖所示位置，將待測布匹夾在兩個布夾之間，電機轉(zhuǎn)動，皮帶輪帶動布夾沿導(dǎo)軌方向移動。測量結(jié)束后，布夾轉(zhuǎn)到原來位置，將布匹取下來進行第二次待測布匹的 檢測。在夾具一帶動布移動時夾具二在彈簧的作用下可使布產(chǎn)生一定預(yù)緊力，可以在彈簧處安裝壓力傳感器，控制夾具二處夾具架的運動，當(dāng)布料達到一定預(yù)緊力時，夾具架才能在導(dǎo)軌上移動，如此可以保證測量的準(zhǔn)確性。測量完成后，背板下移讓位，兩夾具運動到初始位置，即可取下布料。 圓形導(dǎo)軌帶布測量方案 優(yōu)點：檢測角度是 180 度，所測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，所用空間較小，操作簡單。因此，通過對三個方案的綜合分析對比， 本次設(shè)計最終選用圓形導(dǎo)軌帶布測量方案。 X 向移動電機 ⑴傳動計算 按照設(shè)計 方案的需求，儀器精度為 177。 ⑵步進電機的計算及選型 1）步進電機的轉(zhuǎn)軸總慣性矩的計算。 Ⅰ、滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 J 由《數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計》中 P134 式 528得： 4 10J D L ??? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 8 頁 共 36 頁 式中： D 為絲杠公稱直 徑 D=30mm L 為絲杠長度 =有效行程 +螺母長度 +設(shè)計余量 +兩端支撐長度（軸承寬度 +鎖緊螺母寬度 +裕量） +動力輸入連接長度（如果使用聯(lián)軸器則大致是聯(lián)軸器長度的一半 +裕量） =315mm 代入數(shù)據(jù)得 1J =179。 315179。 104? kg.㎡ Ⅱ、滾珠絲杠上一級移動部件等折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量 由《數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計》中 P134 式 529得： 262 ( ) 102sJM ???π 其中 M為工作臺的（包括工件）的質(zhì)量 M=100kg S為絲杠螺距 S=5mm 代入數(shù)據(jù)，得： 25622 . 5J m?? ??????????? ? Ⅲ、初選常州寶馬前楊電機電器有限公司的 90BYG2502 型混合式步進電動機，可知其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 3J = m104 4 ?? ? N 所以 1 2 3dJ J J J? ? ? =179。 105? +4179。 104? N178。為使該系統(tǒng)慣量達到較合理的配合，一般 比值控制在 1/4—— 1之間， 123JJJ?= 根據(jù)公式 : 123JJ1 14J???，可知滿足慣量匹配的要求。 根據(jù)最大等效負荷 M考慮一定的安全系數(shù)λ，取λ =，最大靜轉(zhuǎn)矩步進電機應(yīng)該滿足： m a x 3 2 .5 2 .0 5 .0jTM? ? ? ? N178。 m，所選電動機型號正好滿足。 圖 35 電機型號 這三部 電機的選擇要滿足 齒條的升降能 力，因為齒條的運動不用特別快，而且齒條質(zhì)量不重， 所以軸轉(zhuǎn)動所需要的力矩不需太多，大部分電機都能滿足， 因為理論分析 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 11 頁 共 36 頁 無法得到電機所需力矩的精確值，所以電機的力矩范圍只能靠估算， 因此這三部電機中張力傳感器電機和薄鋼板電機可以選擇相同型號，選擇 UI