零件质量的自动化检测系统设计

哈尔滨工业大学

制造系统自动化技术作业

题目：零件质量的自动化检测系统设计

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作业三零件质量的自动化检测系统设计

PS

一、零件结构图

二、自动检测项目

（1）孔是否已加工？

如图1所示，利用光电传感器来检测孔是否已加工。1PS 、2PS 、3PS 三个光电

传感器接受光信号，其中1PS 和3PS 检测从凸台两侧反射回来的光信号，2PS 检测从凸台中心线出反射回来的光信号。当孔已加工则所测得的波形如图3中2PS 所示，若孔还没有加工

则2PS 所测得的波形和1PS 、3PS 所测得的波形相同，故可以通过波形来确认孔是否已加工。

2 工件检测示意图图

3 检测波形图 ）面A 和B 是否已加工？

图4为检测A,B 面是否加工的检测原理图，光电传感器发射装置发射脉冲，

PG

2

若两个面均已经加工，则接收装置可以在工件经过时候接收到光电脉冲。若A,B 面没有加工，则在工件经过时检测不到光电脉冲。

图4 工件检测图

（3）孔φ15±0.01精度是否满足要求？

方向设计一个类似于塞规的测定杆，在测定杆的圆周上沿半径方向放置三只电感式位移传感器。测量原理如图所示。假设由于测定杆轴安装误差，移动轴位置误差以及热位移等误差等导致测定杆中心O1与镗孔中心O存在偏心e，则可通

过镗孔内径上的三个被测点W1，W2，W3测出平均圆直径。在测定杆处相隔τ，φ

角装上三个电感式位移传感器，用该检测器可测量出间隙量y

1,y

2

，y

3

。已知测

定杆半径r，则可求出Y1=r+y1,Y2=r+y2,Y3=r+y3。根据三点式平均直径测量原理，平均圆直径D0=2×(Y1+aY2+bY3)

1+a+b

,公式中a,b为常数，由传感器配置角决定，该测量杆最佳配置角度取τ=φ=125°，取a=b=0.8717。偏心e的影响完全被消除，具有以测定杆自身的主机算环为基准值测量孔径的功能，可消除室温变化引起的误差，确保±2μm的测量精度。

图5 孔径测定原理图

（4）凸台外径φ40±0.012精度是否满足要求？

测量凸台外径φ40±0.012精度时可以用CCD图像传感技术，其示意图如图6所示。

图6 凸台外径尺寸检测系统结构图

该系统主要有照明装置、图像采集装置及处理系统三部分组成。主要工作原理：通过光学成像系统将工件外径图像成在CCD的像敏面上，像敏面将罩在每个像敏单元上的图像信号通过光电效应，将物体的反射光线按亮度强弱转变，变成相应数目的载流子。在某一个时钟周期内，CCD 器件在转移脉冲的作用下将门极上收集到的电子量转移到 CCD 的移位寄存器中，在图像采集卡作中，通过放大电路对信号进行放大，再经过 A /D 转换将模拟信号的一系列有目的性的处理转变成为数字信号。数字信号保存到计算机或者其他处理器进行图像或图形的处理，从而获取工件外径尺寸的相关信息，进而转化为具体的尺寸值，以判断外径尺寸是否满足其精度要求。

（5）零件质量20±0.01kg是否满足要求？

在测力传感器中，把电阻应变片贴在专门设计的传感部件（弹性元件上），当被测力作用在弹性体上时，弹性体因受力而产生应力和应变，粘贴在变形部位的电阻应变片的阻值发生改变。当贴片部位受拉应力作用时，应变片的电阻丝被拉长而使阻值变大，当贴片部位受压应力作用时，应变片得电阻丝被压缩而使阻值减小，通过分压电路或者电桥测量应变片阻值变化大小，即可测量出被测力的大小。将受拉应力和压应力的应变片构成如图所示的电桥，在电桥的一个对角上施加一定的电压，另一个对角作为信号输出。当被测力为零时，R1=R2=R3=R4,电桥处于平衡状态，所以u2=0;被测力不为零时，贴在弹性体上的应变片的阻值改变，R1≠R2≠R3≠R4，电桥失去平衡，此时

wu1

u2=3K(1+μ)L

4Ebh2

公式中μ-应变片的泊松比，一般为0.25~0.5

K-应变片的灵敏系数，可以查表取得。

E-弹性材料的弹性模量，采用钢时为2.1×1011N/m 2

L-变形梁的长度，m b-变形筋的宽度，m W-额定载荷重力，N u 1-输入电压，V u 1-输出电压，V

（6）产品标签（白色）是否帖正或漏帖？

如图7所示，利用四个圆柱式反射型传感器来检测标牌是否正确安装。当标牌在正确位置时候，四个传感器收到相同强度的反射光，系统工作正常，让产品通过。当标牌位置不正确时或者漏钉标牌时，反射光变化，经逻辑电路启动机械推杆，剔出线外纠正。（光电开关）

图7标签检测图

（7）如果不合格将其剔除到次品箱；

如图8所示，在每个检测台上安装一台废品剔除装置，当检测得到该产品不合格时立即给此装置一个信号，电磁阀动作使液压缸中的活塞杆向前推进，将不合格产品推到次品箱中。

图8 剔除废品装置

（8）对合格产品和不合格产品进行计数。

在第一道工序开始出和最后一道工序结束出分别安装一组光电计数器，分别统计加工产品的总数总N 和加工合格的产品数合N ，然后通过计算机记录数据，并计算出不合格产品数不总合=-N N N 。

三、