基于电感传感器的钢珠直径分选器设计

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电感传感器--钢珠直径分选器设计

图 1 激励元件 Fig. 1 Incentive element 式（1）中 L 为电感量，N 为线圈的匝数，μ 为气隙导磁率，S 为气隙截面积，δ 为气隙厚度。可知，线圈电感量 L 与气隙厚度 δ 成反比，与气隙截面积 S 成正比。假设起始位置的气隙为 δ0，对应的初始电感为
第 19 卷第 2 期 Vol.19 No.2
电子设计工程 Electronic Design Engineering
2011 年 1 月 Jan. 2011
基于电感传感器的钢珠直径分选器设计
陈育中 1，2 （1. 河海大学江苏南京 210098； 2. 江苏联合职业技术学院南京分院江苏南京 210019）
图 2 磁场状态图 Fig. 2 State chart of magnetic
传感器线圈构成变压器初级绕组，金属板构成短路次级
绕组，如图 3 所示。由于电感耦合作用，在次级回路中产生的
感应电流 i2 又反作用于初级回路，从而产生互感系数 M12。最终使得线圈本身的阻抗发生变化[2]。通过与理想变压器回路
ΔL = Δδ = Δδ L0 δ0+Δδ δ0
灵
敏
度
为
：Kδ=
ΔL Δδ
= L0 δ0
=
N2μS 2δ20
1.2 工作原理
1 1± Δδ
δ0
电感式传感器是建立在电磁场理论基础上，是利用被测
量磁路磁阻变化引起传感器线圈自感或互感系数的变化，从
而导致线圈电感量变化来实现非电量测量[1-3]。
摘要：以电感传感器在钢珠直径分选电路中的应用为例，提出了电感传感器应用电路的设计思路，即电路功能分析、

轴承钢球直径自动测量分选设备[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910503728.9(22)申请日 2019.06.12(71)申请人南通市精艺钢球有限公司地址 226500 江苏省南通市如皋市如城街道东部工业区旺源路18号(72)发明人冒俊　(51)Int.Cl.B07B 1/28(2006.01)B07B 1/42(2006.01)B07B 1/46(2006.01)(54)发明名称轴承钢球直径自动测量分选设备(57)摘要本发明公开了轴承钢球直径自动测量分选设备，包括壳体和底板，所述壳体位于底板的上方，所述底板顶部的左侧固定连接有竖板，所述竖板的右侧固定连接有弹簧，所述弹簧的右端与壳体的左侧固定连接，壳体的右侧固定连接有连接块，连接块的右侧开设有第一滑槽，底板顶部的右侧固定连接有支杆。

本发明通过壳体、底板、竖板、弹簧、连接块、第一滑槽、支杆、电机和椭圆块的进行配合，实现了结构简单的目的，不仅降低了生产成本，而且降低了损坏的几率，提高了使用者对轴承钢球分选设备的体验感，满足当今市场的需求，提高了轴承钢球分选设备的实用性和使用性，解决了以往轴承钢球分选设备结构比较复杂的问题。

权利要求书1页说明书3页附图2页CN 110102467 A 2019.08.09C N 110102467A1.轴承钢球直径自动测量分选设备，包括壳体(1)和底板(2)，其特征在于：所述壳体(1)位于底板(2)的上方，所述底板(2)顶部的左侧固定连接有竖板(3)，所述竖板(3)的右侧固定连接有弹簧(4)，所述弹簧(4)的右端与壳体(1)的左侧固定连接，所述壳体(1)的右侧固定连接有连接块(5)，所述连接块(5)的右侧开设有第一滑槽(6)，所述底板(2)顶部的右侧固定连接有支杆(7)，所述支杆(7)的顶部固定连接有电机(8)，所述电机(8)的输出端固定连接有椭圆块(9)，所述椭圆块(9)的左侧延伸至第一滑槽(6)的内腔并与第一滑槽(6)的内壁滑动连接。

轴承滚珠按直径分组自动分选

轴承滚珠按直径分组自动分选中南工业大学机电工程学院(410083)　汤晓燕　云忠【摘要】本文以精确测量轴承滚珠直径为例,介绍了采用驱动电缆技术的运算电容法的测量原理,并提出了按直径分组自动分选轴承滚珠的具体方案。

关键词　直径　电容　传感器　轴承滚珠球轴承是支承轴的标准组件,它具有摩擦阻力小、效率高、结构紧凑、维护简单等优点。

轴承的游隙(指在无负荷情况下,轴承内外环间所能移动的最大距离)对轴承的寿命、温升、噪声、额定动负荷都有很大影响。

通常在运转温度下球轴承游隙应接近于0;对于大冲击、重负荷环境,应选用游隙较大的轴承;对于运转精度高、音响要求高的,应选用游隙较小的轴承。

轴承滚珠直径的大小也与游隙大小直接相关。

一般非调整式轴承的内部游隙均由轴承制造厂选配,使用过程中用户只选合适的游隙等级和配合,就能保证轴承正常运转。

因此,精确地测量出滚珠的直径,并把它们进行分选装配就显得尤为重要。

轴承滚珠的直径由H 1.000～65.000mm 不等,测量范围不大,但尺寸的精度要求却很高,一般要精确到小数点后第3位,如直径为H 26.988mm,H 56.240mm ……的钢球。

如何精确测量滚珠直径 1.定位测量装置图1　定位测量装置如图1所示,让被测滚珠一个个滚入顶角为120°的V 型块,传感器安装在V 型块的正上方,其下端有一与V 型块底座平行的触板,于是测滚珠直径的大小可被转化为测触板的位移量,由图1有:L =a +R +Rcos30°(a 为已知) 进一步推导得:直径D =2R =0.9282(L -a ) 2.电容传感器的主要特点和使用性能电容传感器主要有变面积型和变间距型2种型式。

变面积型的尺寸测量范围相对较大,但其测量值受环境湿度、温度变化而变化的介电常数的影响,精度较差。

变间距型的分辨力很高,但测量范围很小,且只能在小范围内近似地保持线性。

根据轴承滚珠直径测量特点,采用变间距型电容式位移传感器较为适宜。

钢珠分选机的设计与加工毕业设计

【钢珠分选机的设计与加工——实验室毕业设计】在实验室科研的道路上，设计与加工一项完整的毕业设计，是每位学生所必须面对的任务。

而作为钢珠分选机的设计与加工，更是实验室毕业设计中一个关键且复杂的项目。

本文将从设计与加工的角度出发，以深度和广度相结合的方式，全面评估钢珠分选机的设计与加工，并据此撰写一篇有价值的文章，助力学生更深入地理解该主题。

一、设计1. 钢珠分选机的原理和应用钢珠分选机是一种专门用于对不同尺寸的钢珠进行分选的设备，其原理是通过震动和筛分的方式，将不同尺寸的钢珠进行有效分离。

在实际应用中，钢珠分选机被广泛用于制造业中，特别是在精密加工领域的钢珠筛选工作中。

2. 设计要求与特点设计钢珠分选机时，需要考虑到的因素有很多，包括分选的精度、设备的稳定性、节能环保等。

而钢珠分选机的特点在于其高效、精准和可靠。

3. 设计方案的选择在设计阶段，需要对钢珠分选机的结构、工作原理以及控制系统等进行综合考虑，并选择合适的设计方案。

也要考虑到采用先进的材料和加工工艺，以确保设备的可靠性和耐用度。

二、加工1. 材料的选择与加工工艺钢珠分选机所需的设备零部件一般选择优质的合金钢材料，并采用先进的数控加工工艺进行加工。

在加工过程中，需要格外注意零部件的精度和表面质量。

2. 设备的装配和调试在零部件加工完成后，需要将各个部件进行装配，并进行设备的调试。

这一过程需要严格控制各个部件之间的配合精度，以确保设备的稳定性和运行效率。

3. 总结与展望钢珠分选机的设计与加工是一项复杂而又具有挑战性的任务，需要综合运用机械设计、材料加工、控制技术等多个领域的知识。

通过本次毕业设计，不仅使学生在实践中提升了专业能力，也为未来的科研道路打下了坚实的基础。

个人观点：在进行实验室毕业设计时，钢珠分选机的设计与加工需要综合运用多种专业知识，这对于学生来说既是一次挑战，也是一次难得的机会。

通过这样的项目，不仅让学生在实践中学习到了更多的知识，更重要的是培养了他们的动手能力和创新精神。

基于电感传感器的钢珠直径分选器设计

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情境二设计轴承滚柱直径分选装置讲解

滑道
机械及气动元件
电感测微器
汽缸
气水分离器（供气三联件）
气压表（0.4MPa左右）
导气管储气罐
电感式滚柱直径分选界面
分选结果基本
符合正态分布
二、差动变压器式厚度测量原理
电感式不圆度计原理
该圆度计采用旁向式电感测微头
电感式不圆度测试系统
旁向式电感测微头
电感式不圆度测量系统外形
（参考洛阳汇智测控技术有限公司资料）
新的国家标准规定电流输出为4～20mA；电压输出为1～5V(旧国标为0～10mA或0`2V)。4mA对应于零输入，20mA对应于满度输入。
不让信号占有0～4mA这一范围的原因，一方面是有利于判断线路故障（开路）或仪表故障；另一方面，这类一次仪表内部均采用微电流集成电路，总的耗电还不到4mA，因此还能利用0～4mA这一部分“本底” 电流”为一次仪表的内部电路提供工作电流，使一次仪表成为两线制仪表。
I U U U (31)
Z X L 2 fL
2021/4/15
7
一、自感式电感传感器常见的形式
变隙式变截面式螺线管式
1－线圈 2－铁心 3－衔铁 4－测杆 5－导轨 6－工件 7－转转轴
最常用的电感传感器 ——螺线管式电感传感器
单线圈螺线管式电感传感器的结构如图3-2c所示。主要元件是一只螺线管和一根柱形衔铁。传感器工作时，衔铁在线圈中伸入长度的变化将引起螺线管电感量的变化。电感量L在几毫米的范围内与衔铁插入深度l1大致成正比。测量范围越大，分辨力越低。
复习电工知识：全波整流电路中用到的“单相变压器”
有一个一次线圈，有两个二次线圈。
当一次线圈加上交流激磁电压Ui后＋，将在二次线圈中产生感应电压UO。在全波整流

基于机器视觉的钢珠直径测量系统设计

第38卷第1期2021年1月吉林化工学院学报JOURNAL OF JILIN INSTITUTE OF CHEMICAL TECHNOLOGYV〇1.38No.lJan.2021文章编号：1007-2853 (2021) 01 -0058-05基于机器视觉的钢珠直径测量系统设计李百明(闽南理工学院工业机器人测控与模具快速制造福建省高校重点实验室，福建石狮362700)摘要：为提高中小企业钢珠直径检测效率、降低资本投人，提出一种基于机器视觉的钢珠直径测量方法.给出了系统的工作原理，对核心硬件进行了选型设计，搭建了实验平台.设计的系统用于测量直径为6 mm和8 mm的钢珠时，其标准差均小于等于0.007 mm，重复性精度接近0.023 mm;测量直径为6~8 mm不同尺寸的钢珠时，系统的线性度理想.实验结果表明:该系统可以对钢珠精度等级在G100级及以下的钢珠进行高精度、非接触式检测.关键词：钢珠;直径;机器视觉;测量;非接触中图分类号：TP391 文献标志码：A DOI： 10.16039/22-1249.2021.01.012轴承是一种重要的标准件，它的质量与精度直接影响机械设备的寿命与性能，而钢珠是轴承里的一个重要零件，又直接影响着轴承的加工精度，因此，对钢珠精度的检测至关重要[1_2].在对钢珠精度进行评价的指标中，钢珠直径尺寸是其重要的检测参数.目前，大多数中小企业为减少固定资本投人，普遍采用人工结合千分尺对钢珠直径进行接触式测量，其测量原理简单、使用方便，易于掌握，但是会对钢珠表面造成一定损伤、检测速度慢、效率低、出错率高，难以实现自动化和实时在线检测.因此，研究一种检测速度快、效率高、在线的非接触式钢珠直径检测方法显得尤为重要.现有的非接触式钢珠直径检测法主要有电感传感器检测法、超声波检测法和激光扫描检测法等.电感传感器检测法利用被测量磁路磁阻的变化引起线圈电感量变化来实现对直径的测量[3];该方法测量精度高、结构简单，但是灵敏度、线性度和测量范围相互制约，电路复杂,容易产生一些误动作.超声波检检测法通过检测反射波的强弱和传播时间来计算钢珠的直径;该方法检测精度高,但当钢珠直径较小时，可能出现二次底波高于一次底波的情况.激光扫描检测法[4]利用连续的激光束对钢珠进行高速扫描，实现直径的测量;该方法操作简单、分辨率高，但是温度变化对系统的稳定性影响很大，成本高.机器视觉是一门新兴的学科，随着电子、光学和计算机技术的不断完善，它在工业制造中得到了迅速的发展和应用_机器视觉就是给机器装上视觉装置，利用计算机来模拟人的视觉功能，用机器代替人眼实现对客观事物的测量、检测和识别[5_8];该方法测量精度高、速度快，实时性好等特点.因此，为了提高检测效率、保障检测精度、降低企业成本，本文将机器视觉技术应用于钢珠的直径检测，以碳钢材质、等级在G100级及以下的钢珠为检测对象，设计了一款基于机器视觉的钢珠直径测量系统，该系统具有成本低、效率高、线性度好、重复性精度高等特点.1系统工作原理基于机器视觉的钢珠直径测量法分为两种形式:一种是线阵CCD检测法[9]，该方法利用照明系统将钢珠均匀照明后，经光学成像系统成像于线阵CCD上，再由数据采集电路完成直径信息的提取;该方法的特点是检测精度很高，但若要获取二维图像必须配以机械扫描机构和A/D采集卡，增加了系统的复杂性和成本、且检测速度受限.另外一种是面阵相机检测法，该方法可以直接采集到二维图像、检测速度快.为提高检测效率，本文采用面阵相机进行非接触测量.收稿日期：2020-09-27基金项目：工业机器人测控与模具快速制造福建省高校重点实验室项目（闽教科〔2017〕8号）作者简介:李百明（1984-)，男,黑龙江海伦人，闽南理工学院讲师，硕士，主要从事现代检测技术方面的研究.第1期李百明:基于机器视觉的钢珠直径测量系统设计59本文设计的基于机器视觉的钢珠直径测量系统由光源、镜头、摄像机、试验台、支架、计算机、halcon图像处理软件等部分组成，测量平台的总体结构如图1所示.钢珠直径测量系统的工作原理是将待测钢珠放在试验台上，光源从待测钢珠的上方照射，当手动触发采集按钮后,摄像机负责采集钢珠的图像信息并发送给计算机;计算机通过halcon图像处理软件对采集到的图像进行处理，从中提取出直径特征，计算出被测钢珠的直径尺寸;测量结果以文本形式保存到计算机中，并通过显示窗口显示出测量的数值.图1测量平台结构设计示意图2硬件系统选型2.1照明系统照明系统的好坏直接影响采集图像的质量,对后续处理和测量结果产生直接影响，甚至导致测量结果不可信.因此，照明系统是整个钢珠直径测量系统设计成败的关键因素[1(11.照明系统的主要目标是选择合适的光源以某种方式将光线投射到被测钢珠上，突出被测特征部分与背景的对比度.机器视觉系统中使用的光源主要有高频荧光灯、光纤卤素灯、疝气灯和LED光源四种.高频荧光灯的优点是扩散性好、适合大面积均匀照射;缺点是响应速度慢、亮度较暗;光纤卤素灯的优点是亮度高;缺点是响应速度慢，几乎没有光亮度和色温的变化;疝气灯的优点是亮度高、常用于汽车大灯;缺点是发热较大、成本高、穿透能力不强;LED 光源的优点是寿命长、成本低、响应速度快、波长可选、可组合成不同的形状；缺点是亮度比卤素灯、疝气灯略差.根据光源照射方式的不同，照明系统可分为:前向照明、背向照明、频闪光照明和结构光照明等.其中，前向照明是指将光源和摄像机放于被测物同侧，安装方便;背向照明是将被测物置于摄像机和光源之间，能够得到高对比度的图像;频闪光照明是利用高频率的光脉冲对被测物体进行照明，要求相机的拍摄速度与光源频闪速度同步;结构光照明是指先将光栅或线光源等投射到被测物体上,再根据它们的失真解调出被测物体的三维信息.本系统初期的检测目标是钢珠的直径尺寸，后期还将对钢珠表面的缺陷进行研究;另外，待测钢珠的材料为金属，对光的反射比较严重，为提高钢珠边缘的对比度，降低噪声干扰，应采用光线柔和的光源[11 .因此，为保证测量系统的延续性，综合成本及效果，本文选用环形蓝色的LED光源进行前向照明.2.2摄像系统摄像系统由相机和镜头两部分组成.当前工业相机的主要成像器件分为CCD和CMOS两个类别.CCD的优点是成像清晰，分辨率高；缺点是价格较贵、功耗高；CMOS的优点是功耗低，价格低廉;缺点是成像质量不如CCD.本系统考虑到项目的检测要求，选用了深圳迈德威视科技有限公司生产的MV-GED500C/M-T型CCD摄像机，摄像机的主要参数如表1所示. 根据摄像机到工作面的距离，镜头选用通用的 CCTV镜头,焦距为6~60mm,接口为C S接口.表1MV-GED500C/M-T型C C D摄像机的主要参数型号MV-GED500C/M-T最大像素2448HX2048V靶面尺寸2/3英寸帧率9FPS(最大像素）像元尺寸 3.45 (xmx3.45 (xm传感器CCD数据接口GigE工作温度0-50T：镜头接口CS接口最大增益323检测实验及结果分析本文以工业机器人测控与模具快速制造省级重点实验室为依托，搭建了如图2所示的钢珠直径检测系统.为降低振动对测量精度的影响，将整套系统置于精密的光学隔振平台上.检测系统的软件界面由VS2013平台设计，钢珠直径的测量60吉林化工学院学报2021 年次测量，测量结果如表3所示.由表3可知，6.00 mm 钢珠10次测量的平均尺寸为654.2个像素，每个像素所对应的实际尺寸为9.172 p m /像素，测量的绝对误差范围为960〇----2----：----1----s ----212 p m ,平均绝对值误差为5.6 p m ，直径标微陳准差为7.0 j m .图4为采用设计的测量系统测量图38 mm 钢珠直径测量的重复性 6.00 mm 钢珠直径时的重复性精度•表3 6m m 钢珠直径测量数据序号12345678910像素值654.5654655.5654653.5655654653.5653654.5从图4可知，该系统在相同条件下多次测量的差值接近0.023 mm ,这意味着该系统用于测量同一 6.00 mm 钢珠时，其直径的最大值和最小值6.00 mm 钢珠直径的重复性精度接近0.023 mm ，由功能强大的halcon 软件完成.检测系统组装调试好后，本文对系统的重复性精度和线性度进行了测试.本实验所用钢珠样品均为碳钢材质、精度等级G 100、允许误差±12.5 p m ，硬度为55°.3.1系统的标定相机拍摄到的钢珠图像是以像素为单位的，要得到待检钢珠的实际尺寸，需要将像素尺寸转换成长度尺寸，这个过程即为对系统的标定.在机器视觉测量系统中，标定是保证系统高精度和稳定性的前提和基础[m3].由于实际镜头与理想镜头差别较大,其物像关系无法用光学成像公式进行精准的描述，所以本测量系统中采用了试验的方法进行标定.其具体过程是先对已知直径尺寸为^的标准钢珠进行成像,并得到该钢珠的像所占CCD 的像素个数为~由此可知每个像素对应的标定系数&d 式中表示一个像素所对应的实际尺寸沁:表示标准钢珠的直径尺寸，单位为表示标准钢珠的像所占的像素个数.3.2重复性精度测试为了检测系统的重复性精度，在整个系统所处环境基本保持不变的前提下，采用相同的测量方法对直径为8.00 mm 的钢珠进行多次测量，测量结果如表2所示.图2钢珠直径检测平台k _-(1)表2 8m m 钢珠直径测量数据序号12345678910像素值927928.5929928927.5928927927.5928.59265由表2可知，8.00 mm 钢珠10次测量的平均尺寸为927.8个像素，每个像素所对应的实际尺寸为8.623 pm /像素，测量的绝对误差范围为 2 |xm ~ 11 (xm ，平均绝对值误差为5.4 (xni ，直径标准差为6.8 pm .图3为采用设计的测量系统测量8.00 mm 钢珠直径时的重复性精度.8.020「8.011从图3可知，该系统在相同条件下多次测量同一 8.00 mm 钢珠时，其直径的最大值和最小值的差值接近0.022 mm ,这意味着该系统用于测量8.00 mm 钢珠直径的重复性精度接近0.022 mm , 能够满足检测精度的要求.类似地，在相同测量系统参数设置和环境下，采用设计的系统对直径为6.00 mm 的钢珠进行多.001.9818.7.第I期李百明:基于机器视觉的钢珠直径测量系统设计61600 -----------------1------------------1-----------------15.86.67.48.2直径/mm图5钢珠线性拟合曲线从图5可知，R的平方等于0.996 8,近似等于1,说明拟合直线和实际数据之间的拟合度非常高,这表明当被测钢珠的直径在6~8mm时，系统的线性度理想，能够保证被测钢珠的测量精度.4结论针对国内中小企业在检测钢珠直径尺寸时的现状，提出了一种基于机器视觉的钢珠直径测量方法.在该方法中，完成了照明系统和摄像系统的选型设计，实现了对钢珠直径尺寸的测量.实验结果表明，设计的基于机器视觉的钢珠直径测量系统在测量精度等级为G100,直径为6mm和8m m的钢珠时，测量的标准差均小于等于0.007 mm，重复性精度接近0.023 mm.该系统的重复性精度高、且在测量6~8mm之间不同规格的钢珠时，系统的线性理想，测量精度能够达到微米级别，设计成本低，完全可以满足钢珠直径精度在G100及以下级别的高精度、非接触、实时检测任务，能够为中小企业在提高检测效率的同时降低人工成本和管理成本，可以得到广泛的应用.参考文献：[1]何加群.中国工业强国战略和轴承产业[J].轴承，2015( 1) ：55-63,[2]吴秀东，李东兴,长晓刚，等.基于Halcon的钢球表面缺陷检测系统设计[J].轴承，2018( 10) :53-58.[3]陈育中.基于电感传感器的钢珠直径分选器设计[J].电子设计工程,2011,19(2) :62-65.[4]黎明敏.基于激光技术的钢珠形状检测系统的研究[D].西安:长安大学,2013.[5]郭静，罗华，张涛.机器视觉与应用[J].电子科技，2014,27(7) ：185-188,[6]尹仕斌,任永杰，刘涛，等.机器视觉技术在现代汽车制造中的应用综述[J].光学学报，2018,38(8) ：08!5001,[7]万子平，玛丽莎，陈明，等.机器视觉的零件轮廓尺寸测量系统设计[J].单片机与嵌人式系统应用，2017( 12) ：32-58.[8]王健，胥燕军，汪力，等.机器视觉在钢轨磨耗检测中的应用研究[J].铁道标准设计，2014,58(9):36-39.达到了检测精度的要求.从图3和图4可以看出, 该系统用于测量6mm钢珠直径的重复性精度要比测量8mm钢珠时稍大，造成这种精度下降原因是:6mm钢珠和8mm钢珠都是在相同测量系统参数设置和环境下测量的，而测量系统的参数是以8mm钢珠为参照进行设定的；系统在测量不同规格钢珠尺寸时，需要调整镜头的焦距即光学系统的工作距离，因为该位置可能不是用于测量 6mm钢珠的最佳位置.在实际测量中，一般钢珠生产企业在生产不同规格的钢珠时会采用不同的生产线，所以不会产生这种误差.| 6.000I•j i] 5.9895.960图4 6 I次数/次钢珠直径测量的重复性3.3线性度测试本文在规定的时间内，用钢珠直径测量系统分别对直径从6~ 8mm之间的标准钢珠进行测量，测量结果如表4所示.表4不同直径的钢珠测量结果序号1 2 34567 8/m m 6.00 6.35 6.756.957.007.507.958.00像素值654.2 704.4 756.5779785843913.5 928.1依据表4数据，做出钢珠直径测量的拟合曲线，如图5所示.1000r900R2=0.996880070062吉林化工学院学报2021 年[9]孙亭玉.钢珠分检控制系统设计[D] •长春:长春理工大学，2013.[10]李红钢.基于机器视觉的某型药筒零件难测量尺寸测量系统研究[D].太原:中北大学，2014.[11]余俊荣，孟宪臣，潘丰.基于机器视觉的手机电池检测系统的设计[J].江南大学学报（自然科学版），2014,13(1)：23-28.[12]卢清华，许重川，王华，等.基于机器视觉的大幅面陶瓷地砖尺寸测量研究[J].光学学报，2013,33(3) ：0312004.[13] YANG BOWEN, ZHANG LIYAN, YE NAN et al..Camera calibration technique of wide-area visionmeasurement [J]. A cta Optica Sinica,2012,32(9) ：0915001.Design of Diameter Measurement System for Steel BallBased on Machine VisionLI Baiming(Provincial Key Laboratory of Industrial Robot Measurement and Control, Rapid Die Manufacturing Minnan University of Science and Technology,Fujian Shishi 362700,China)Abstract：order to improve the efficiency of steel ball diameter detection in small and medijxm-sized enterprises and reduce the investment of capital,a m ethod of steel hall diameter measurement based on machine vision was presented.First,the working principle of the system was given；secondly,the core hardware was designed and the hardware parameters were given；finally,the experimental platform was built.W hen the designed system was used to measure steel ball w ith diameter of6 m m and 8 mm,the standard deviation is less than or equal to0.007 mm,and the repeatability precision approaches0.023 mm.The linearity of the system is ideal w hen measuring the diameter of steel ball from 6 to 8mm.The experimental results show that the system can be used for high-precision and non-contact detection of steel balls of grade G100 or below.Key words ：steel ball；diameter；machine vision；measurement；non-contact。

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而工业的发展对轴承的性能、寿命及可靠性提出了更高的要求，轴承的质量取决于设计、制造和检测环节。

而影响滾柱质量的关键因素是滾柱直径的误差。

在实际生产中因测量量较大，人工测量存在读数误差。

在本文中介绍一种由PLC控制的滾柱直径分拣系统，通过机械传递、传感测量的方式完成滾柱的自动检测与分拣，在提高测量精度的同时提高了分拣的效率。

本设计通过推杆将滾柱推至限位挡块处，钨钢测头测量直径误差后，将所得信号转换为电信号经放大电路放大后送入PLC的模拟量处理模块，据此打开相应的电磁翻板，再由推杆将滾柱送入不同的分料箱，料箱中装有油类物质，在滾柱下落过程中起缓冲运用，保证滾柱的精度。

经过软件仿真得知，本设计方案切实可行，可用于滾柱的直径测量与分拣，通过此系统既可节约成本亦能提高分拣效率，有良好的市场发展前景。

关键词：PLC 精密测量滾柱分拣Title The roller diameter sorting system based on PLC control designAbstractIndustrial development level is an important standard to measure a country's comprehensive national strength. and put forward higher requirements for performance, life and reliability of the bearing industry, bearing the quality depends on the design, manufacturing and testing process. The key factors affecting the quality of roller is error roller diameter. In the strength in production for measuring amount is larger, there is error in reading the manual measurement. A PLC control roller diameter sorting system in this paper, through mechanical transmission, sensing and measuring method of roller automatic detection and sorting, sorting efficiency is increased in improving measurement accuracy at the same time.This design through the push rod roller is pushed to the limit block, tungsten probe diameter measurement error, the resulting signals are converted to electrical signals by the analog processing module amplification circuit into PLC,then open the corresponding electromagnetic turning plate, the push rod roller into the separating box different In the material box with oil substances,The buffer used in roller falling process, to ensure the precision roller.Through simulation software to learn, the design scheme is feasible, Can be used to measure the diameter and the sorting roller, through this system can not only save the cost but also can improve the sorting efficiency, there is a good market prospect.Key Words: PLC precision measurement Roller sorting目次1 绪论 (1)2 工艺方案设计及要求 (3)2．1 系统控制要求 (3)2．2 任务分析 (5)2．3 相敏检波 (5)2．4 控制系统的选型 (6)2．5 西门子可编程控制器模块连接 (8)2．6 S7-300/400系列可编程控制器（PLC）的工作过程 (8)3 硬件、软件选择 (9)3．1 PLC模块选型 (9)3．2 计数模块和比较模块 (11)3．3 传感器选型 (12)3．4 电磁阀的选型 (15)3．5 STEP 7 (17)4 硬件设计 (18)4．1 系统配置及资源分配 (18)4．2 系统端子接线 (19)5 模拟量的输入标定 (20)5．1 模拟量的处理 (20)5．2 模拟量模块量程设定 (21)5．3 模拟量输入值的规范化FC105 (23)6 软件设计 (24)6．1 PLC程序设计基本步骤 (24)6．2 程序结构类型 (24)6．3 程序结构 (25)7 程序安装、调试、运行 (27)7．1 程序下载 (27)7．2 设置调试变量 (28)7．3 程序调试步骤 (28)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)1 绪论1．1 设计说明滚柱分拣一直是机械制造流程中不可或缺的一项，而传统的人工分拣存在劳力浪费、测量误差大等诸多的弊端，所以滚柱自动分拣装置应运而生，此装置可以大量代替单调往复或高精度需求的工作，在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。

滚珠直径自动分选机测控系统设计

本科毕业设计题目滚珠自动分选机测控系统设计学院工业制造学院专业测控技术与仪器姓名 XXXXXXXX学号 XXXXXXXX 年级 2009级2班指导教师 X X 职称副教授2013年6月1日滚珠自动分选机测控系统设计专业：测控技术与仪器学号：XXXXXXXXXXX学生：XXX 指导教师：XX摘要：本设计是针对滚珠按直径自动分选的难题，提出一种采用CCD光电传感器来实现对滚珠直径进行测量的方法。

通过对CCD中被挡光部分的像元个数的计数，从而获得滚珠的实际直径，经过系统中单片机的自动分析判断，启动分选装置，将符合条件的滚珠分选出来。

该方案可较好的实现滚珠的自动分选，是光电技术在滚珠分选行业的典型应用。

关键字：滚珠；分选机；CCD-TCD142D传感器；89C52单片机；误差分析Ball Bearing Automatic Sorting Machine Control SystemDesignSpecialty：Measurement and Control Technology and InstrumentStudent Number：200910114240Student：Chen Keyu Supervisor：Wu BinAbstract：This design is for the ball in the problem of automatic sorting diameter,puts forward a method to realize the measurement of ball diameter by CCD photoelectric sensor.Through the count of CCD were counted in the pixel light-blocked, to obtain the actual diameter of ball, after the judgment of singlechip in system,start sorting device,sorted out in line with the conditions of the ball.This scheme can realize automatic sorting the ball better,is a typical application of photoelectric technology in ball separation industry.Key words：Ball bearing；Separator；The CCD-TCD142D photoelectric sensor；89 c52；The error analysis目录1 绪论 (1)1.1 滚珠分选机研究的现状 (1)1.2 研究内容 (1)2 方案设计 (2)3 分选机模块设计 (3)3.1 上料装置 (3)3.2 送料装置 (4)3.3 测量部分 (6)3.3.1 测量装置 (6)3.3.2 激光发射端 (7)3.3.3 CCD光电传感器 (8)3.3.4 CCD-TCD142D传感器 (10)3.4 分选部分 (11)3.4.1 分选原理 (11)3.4.2 分选装置 (12)4 系统软件设计 (13)4.1单片机 (13)4.1.1 AT89C52简介 (13)4.1.2 引脚介绍 (13)4.2 CCD-TCD142D电路 (16)4.3 二值化电路处理 (17)4.4 输入模块 (18)4.5 显示模块 (19)4.6 分选模块电路设计 (20)4.7 总体电路设计 (21)4.8 系统程序设计 (21)5 测量误差分析及误差消除方案 (22)5.1 误差分析的要素 (22)5.2 随机误差 (23)5.2.1 滚珠热胀冷缩引起的随机误差 (23)5.2.2 被测滚珠尺寸产生的测量误差 (23)5.2.3 被测滚珠表面粗糙度引起的误差 (24)5.3 系统测量误差 (25)5.3.1 测量环境中杂质引起的误差 (25)5.3.2 传感器定位引起的误差 (25)5.4 本章小结 (26)6 结论 (27)附录一 (28)附录二 (29)附录三 (30)参考文献 (31)致谢 (32)1 绪论1.1 滚珠分选机研究的现状调查资料表明，国内外对轴承滚珠的分选装置的研究经历了很长的一段时间，它作为轴承制造业中重要的专用设备，对提高轴承质量，提高生产效率，减轻工人的劳动强度，具有十分重要的意义。

一种高精度钢珠筛选设备及实现方法

一种高精度钢珠筛选设备及实现方法作者：孟素各彭佩云来源：《现代电子技术》2020年第08期摘; 要：现有技术上对钢珠的分选采用重力分选等方法只是对钢珠直径分选，对圆度和球度还需要人工或者三坐标设备测量的方式，采用纯人工测量精度低，分选效果差，效率也低，而采用三坐标设备则成本高。

因此，文中提出一种使用方便，制造成本低，工作效率高的高精度钢珠筛选设备及方法。

该设备带有斜度的分选槽道，分选槽道上具有重量分选段和球度分选段，其旁侧有一排沿对射传感器;分选槽道的出料端以及重量分选段和球度分选段之间分别设置用以挡住不合格钢珠的控制闸门，从而完成钢珠的筛选。

结果表明，该高精度钢珠筛选设备使用方便、操作简单、制造成本低、分选效果好、工作效率高、实用性强。

关键词：高精度筛选设备; 钢珠分选; 筛选方法; 传感器感应; 阀门控制; 工作原理中图分类号： TN307⁃34; TH122; ; ; ; ; ; ; ; ; 文獻标识码： A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文章编号：1004⁃373X（2020）08⁃0097⁃04High⁃precision steel ball screening equipment and its implementation methodMENG Suge1， PENG Peiyun2（1. School of Mechanical and Electrical Engineering， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350000， China;2. Jinshan College of Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350000， China）Abstract： In the existing technology， the gravity separation and other methods are only used for separation of steel balls according to their diameters， but the roundness and sphericity need to be measured manually or by three⁃dimensional equipment. It is sure that the pure manual measurement can cause low precision， poor sorting effect and low efficiency， and the three⁃dimensional equipment can result in high cost. Therefore， a high⁃precision steel ball screening equipment and its implementation method are proposed， which is easy to use， and has low manufacturing cost and high efficiency. The equipment has a tilt sorting groove.; The groove is divided into weight sorting section and sphericity sorting section， and a row of catodioptric shooting sensors is mounted along the side of the grove. Two control valves are set to block unqualified steel balls. One is at the discharge end of the groove， and another is between the weight sorting section and the sphericity sorting section， so as to complete the steel ball screening. The results show that the high⁃precision steel ball screening equipment has the advantages of convenient use， simple operation， low manufacturing cost， good sorting effect， high working efficiency and strong practicability.Keywords： high⁃precision screening equipment; steel ball sorting; screening method; sensor induction; valve control; operating principle0; 引; 言随着我国精密制造技术的不断发展，钢珠已广泛地使用在滚珠轴承、滚珠丝杠等高精密的传动部件中。

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