激光在轴承检测与分选系统中的应用

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激光在轴承检测与分选系统中的应用*

黄志刚

(华东交通大学机电工程学院,江西南昌 330013)

摘 要:为保障机械产品的质量,测量工序是必不可少的,在常规测量过程中,大多数都需要手工进行零件的安装和拆卸,大大影响了效率。介绍一套自动化程度较高的检测与分选系统,主要内容包括测量原理、整体布局和自动上下料机构的实现,系统的工

作过程和控制流程等。

关键词:激光;传感器;检测;分选;编程控制器

中图分类号:TP216 文献标识码:B 文章编号:1007-4414(2006)03-0049-02

Laser application in bearing m easuri n g and sorting syste m

H uang Zh i-gang

(East Chi na jiao t ong un i ver sit y,sc hool of m echanical and elect r ical eng i neering,N anchang J i angx i 330013,China) Abstrac t:In order to guarantee the qua lity of m echan i ca l produc t,m easuring wo rking procedure is needed.F i nd i ng t he parts insta llati on and disasse m bl y are i m p l e m ented by hand i n most routi ne measure m ent.T he aut hor reco mm ends a m eas u ri ng and sorti ng syste m w it h high auto m a ti za ti on.T he pr i m a ry content inc l udes the princi p le o fm easuri ng,the who l e layout,the rea li zati on of feed i ng and re m oving m echan is m,worki ng pro cess and the contro lli ng flo w chart.

K ey word s:laser transducer;measure m en t;sorti ng;PLC

1 引 言

轴承是一种具有高度互换性的标准部件,它具有摩擦力

小,易启动,润滑简单,便于更换等优点,在机械系统中几乎是

不可缺少的部件。作为重要的机械基础件,轴承更是各种机

械中传递运动和承受载荷的重要支撑零件。在以往轴承零部

件的检测中,需要人工将被测零件安放在测试平台或转轴上,

定好位夹紧后,再进行测量,这样既影响测量的效率,又增加

测试人员的劳动强度。为检测设备性能有明显改进,设计了

一套高效率、自动化程度高、非接触几何参数测量与分选

系统。

2 测量原理(见图1)

在本系统中采用激光三角法进行尺寸测量,即用一束激

光以直角聚焦在被测物体表面上,然后从另一角度对物体表

面上的激光光斑进行成像,物体表面激光照射点的位置高度

不同,所接受散射或反射光线的角度也不同,用CCD或PSD

光电探测器测出光斑像的位置,就可计算出主光线的角度,从

而计算出物体表面激光照射点的位置高度。当物体沿激光线

方向发生移动时,测量结果将发生改变,从而实现用激光测量

物体的位移/尺寸[3,4]。

z=

xd

sin

d

1

sin x sin( + )

(1)

式中: (即!BOO )为透镜主光轴入射激光的夹角, (即

(即OL)为透镜

光轴上的物距,d

1

(即LO )为透镜光轴上的像距;Z为物面纵向位置变化;x为像面成像点位置的变化,单位都为mm。待测面上移时取∀+#,下移取∀-#号。2个激光传感器在直径方向上对称布置,这样可用来测量直径D,如图2所示。直径D的数学模型如下。

D

1

=D

-x

1

-A

1

(2)

D

n

=D

-x

n

-A

n

(3)

所以D=(D

1

+D

2

+∃D

n

)/n(4)

式中:D

为标准件的直径,在校对/标定系统时使用。X

1

为在

一个传感器测量时得到的轴承径向位移。A

1

为与上一个传感器对称的传感器测得的径向位移。这里采用相对测量

法。

图1 激光三角测量法原理图 图2 直径测量数学模型 若要同时测量圆柱度,可将激光传感器安装在导轨上,在轴向方向上测2~3个截面,利用已经建立的圆柱度计算模型,就可实现。

3 测试系统机械部分的组成及功能

(1)整体布局

系统的整体布局见图3,左侧是送料机构,由2个气缸控制,其动作正好相反,即一个进气而另一个排气。工件在重力作用下从一定倾角的料槽中滚动,在挡料板的作用下,逐个落到传送带上的U/V型托盘中,为保证工件表面不被损伤,托盘应该采用较软的材料制作,料槽与托盘的位置关系见图4。

传送带(同步带)由步进电机控制,托盘安装在带上面,可做相对于传送带的移动,也可以和带一起间歇运动。分选滚道在传送带的正下方,便于完成测量的工件进入各自所属的料仓。

%

49

%

*收稿日期:2006-01-25

作者简介:黄志刚(1973-),男,江西萍乡人,讲师,硕士,主要从事仪器与装置的研究与教学工作。

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