微型轴承外表面缺陷自动检测线设计

摘要

目前我国大部分轴承产品加工企业，特别是一些中小规模的生产单位，对产品感官指标的检测还要借助于人的视觉和个人主观判断能力,因而占用了大量的人力,而且由于受到个人的视力、情绪、疲劳、光线等因素的影响,工作效率低,分选差异大。如何提高检测效率、检测的准确度，成为一个重要的研究课题。

本次设计引入了一个新的现代化的检测技术：基于图像识别技术的在线检测。

本次我的任务主要是设计整个检测线以及与其配套的相关执行系统、及相关软件。设计出了以同步带为传送方式的轴承输送带，设计出了4轴机械手，及其控制电器图，并编制了以部分系统软件。

经过设计，证明基于机器视觉的轴承在线检测系统的开发完确是可行的，我们的设计完全可以用到轴承生产企业中去。

关键字：图像识别；在线检测；同步带；机械手

Abstract

Currently ，most of bearings production enterprises of our country , especially some factories of medium and small scale, still need to ask for help from the person's sense of vision and personal subjective judgment abilities to the examination of the product sense organs index sign, as result of taking up a great deal of manpower, and because of being affect by the factors, such as personal sight, motion, fatigue and ray...etc., the work efficiency is low, and the difference of choosing is obvious. How to raise the degree of the efficiency and accurate examination, becomes an important research topic.

This design led to go into a new modernized of examination technique: on-line examination based on image understanding technique.

My mission mainly is to design the whole examination line performance system, and software with its kit of related. We have designed bearings belt taking synchronously belt as the conveying way, 4 stalk mechanical hands, and electric appliances controlling diagram, also we have drawn up parts of system software.

Through designing, it shows that the development of bearings on-line examination system is reasonable; Our design can used in the manufactures of bearings production.

Keywords: image understanding; on-line examination; synchronously belt; manipulator

目录

第一章概述 (1)

1.1 前言 (1)

1.2 国内外发展情况 (1)

1.3 课题研究内容 (1)

第二章系统总体设计 (3)

2.1系统总体技术分析 (3)

2.2总体系统工作原理 (2)

2.3系统描述及关键问题分析 (4)

2.4系统总体的组成 (5)

2.5总体系统的设计任务 (6)

第三章输送线的设计 (7)

3.1 自动线的设计选用要点 (7)

3.2 同步带简介 (7)

3.3 同步带的设计计算 (10)

第四章机械手的设计 (16)

4.1引言 (16)

4.2 机械手的组成 (16)

4.3 机械手的整体功能 (17)

4.4机械手手部得设计 (19)

4.5 臂部设计 (20)

4.6 机身设计 (21)

4.7 底座设计 (24)

4.8 滚动轴承的选择计算 (27)

4.9 联轴器的选择 (27)

4.10 机械手的基本参数 (28)

第五章中间轴轴径估计 (29)

5.1 初估轴径 (29)

5.2 零件的强度校核 (30)

第六章电路图设计 (33)

6.1 微机测控系统的基本组成 (33)

6.2 基本工作流程过程 (39)

6.3 单片机应用系统设计 (39)

6.4 机械手流程图 (40)

6.5 相关的系统程序 (42)

总结 (43)

致谢 (45)

参考文献 (46)

附录 (48)

第一章论述

1.1前言

检测技术是现代制造业的基础技术之一,是保证产品质量的关键。随着现代制造业的发展,许多传统的检测技术已不能满足其需要,表现在:现代制造产品种类有很大的扩充,现代制造强调实时、在线、非接触检测,现代产品的制造精度大大提高;现代制造业的进步需要研究新型的产品检测技术。

计算机工业图象检测是将计算机视觉应用于工业检测的一门交叉学科。计算机视觉,指的是利用计算机技术对景物的图象进行识别],以实现对人视觉功能的扩展。利用这一技术可以解决许多工业图象检测环节的问题,以取代落后的人工检测,提高检测效率和工业自动化水平,构成带视觉环节的反馈控制系统。视觉检测技术具有非接触、速度快、精度合适、现场抗干扰能力强等突出的优点,能很好地满足现代制造业的需求,在实际中显示出广阔的应用前景。视觉检测技术是建立在计算机视觉研究基础上的一门新兴检测技术,可用于工业领域的很多方面,如零件检验与尺寸测量、零件的缺陷检查、零件装配、机器人的引导和零件的识别等。

轴承是机械行业的一个非常重要的零件,使用极其普遍且品种繁多,轴承的加工精度和质量关系到机械产品的使用性能和质量,因此对各种轴承的加工质量检测一直是轴承加工厂家关心的问题。

1.2 国内外的发展现状

目前我国大部分轴承产品加工企业，特别是一些中小规模的生产单位，对产品感官指标的检测还要借助于人的视觉和个人主观判断能力,因而占用了大量的人力,而且由于受到个人的视力、情绪、疲劳、光线等因素的影响,工作效率低,分选差异大。而且这种用肉眼检测轴承接触面的方法来测量齿面加工精度,这种检测方法是不足以胜任的,因为检测质量的结果依据各个检测员而不同。虽然座标检测机能对齿面进行批量检测,但目前市售测量机不能精确地检测轴面周边和不规则的表面,而且此类检测机需要相当长的检测时间。且该检测机的自动化程度不高,检测产品单一,且开发费用较高，与我国现有肉食品加工业的先进生产装备水平极不相符,也制约了机械制造业的长足发展。

1.3 课题研究内容

基于机器视觉（图像识别）的监测技术在有些行业已经得到较好的应用，而且创造了极高的价值。针对目前轴承检测过程中暴露出的问题, 为了提高生产效率，节约成本，我们必须建立一种全新的检测技术，用以替代落后的人工检测。而采用基于计算机的视觉检测和图象处理技术,设计一轴承外表的自动视觉检测系统,成为我们必然的选择。

本文根据我国目前的检测系统的发展水平，监测系统的设计要求，发展现状，今后的发展趋势，对可以在企业内部使用的基于图像识别模式的检测系统进行研究，采用同步带做为输送线，用两个四自由度机械手代替人工操作，用CCD摄像机进行图像采集，