2022年自动化技术大作业 .pdf

Harbin Institute ofTechnology制造系统自动化技术作业课程名称：制造系统自动化技术设计题目：检测自动化技术院系：机电学院班级：0908103 设 计 者：王鹏川学号：1092710202 指导教师：路勇 周亮设计时间：2012-6-23 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 哈尔滨工业大学课程设计任务书一、零件结构图二、自动检测项目（1）孔是否已加工？（2）面 A 和 B 是否已加工？（3）孔15 0.01 精度是否满足要求？（4）凸台外径 40 0.012精度是否满足要求？（5）零件质量 20 0.01kg是否满足要求？（6）产品标签（白色）是否帖正或漏帖？（7）如果不合格将其剔除到次品箱；（8）对合格产品和不合格产品进行计数。三、工作量（1）设计一套检测装置，能完成所有检测内容；（2）说明书一份，说明各个检测内容采用什么传感器，如何实现；（3）自动检测流程图一份。四、设计内容及说明要求将检测装置画出， 能完成所有检测内容； 在完成自动检测功能的基础上，要求费用最少， 以提高经济效益； 检测装置结构简单可靠、 易于加工和实现； 自100 40 0.012 15 0.01 102070标签面 A面 B名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - 动检测流程图要求详细正确。一子方案的设计及传感器的选择1）孔是否已加工检测考虑到只需检测孔是否被加工，而无需检测孔的大小和精度，因而应采用尽可的便宜的传感器进行检测。根据参考文献1P170页的描述，可以采用光电开关进行工件上是否有孔的检测。其检测方法如图2 所示。图 2 光电检测原理类似的，检测孔的原理如图3 所示图 3 光电传感器检测孔是否加工如图 3 所示， 当光电传感器发出的光通过孔时，孔下方的接收管就能够接受到光信号，进而转换为电信号，从而判断是否有孔的存在，从而验证孔是否被加工。2）面 A 和面 B 是否已加工检测类似孔的检测原理，因只需检测面是否被加工，而无需检测被加工面地精度。光电传感器待测工件检测光线名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - 如果 AB 面未加工，则其工件形状应该如图4 所示。图 4 面 A、B 未加工的工件形状如图 4 所示，只需判断工件底圆盘是否被切除，检测方案如图5 所示。图 5 面 A、B 的检测若工件面A 或面 B 未加工，则光电传感器发出的光信号，工件地下的传感器无法接收到该信号，因而判断工件面A 或面 B 未加工，若工件的表面A 及面 B 都已加工，则工件底下的传感器能够接收到光信号，从而转换为电信号，进而判断面A 及面 B 都已加工。同时考虑到要用3 个光电传感器检测，同时安装麻烦，安装要求高， 同时三个传感器有一个坏了，则整个检测装置需要维护。又考虑到CCD 成像技术， 能够直接获取待测工件的形状，从而用软件进行处理，判断工件孔及面A 或面 B 是否加工。其检测原理如图6 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - 图 6 CCD 检测工件外形CCD 置于工件的上方，采集工件的图像，将采集的图像与图像库里的图像进行对比，从而判断工件孔、面A、面 B 是否已加工。3）孔的精度检测根据参考文献 1 的介绍，检测内孔的精度可用图7 所示的方法。图 7 内孔检测原理如图 7 所示，测定杆的圆周上沿半径方向放置三个位移传感器，通过测定三个被测点 W1、W2及 W3测出平均圆直径。在测定杆处相隔、角装上三个电感式位移传感器，用该检测器可测出间隙量y1、y2及 y3,。已知测定杆的半径r，则可求出内孔的直径。求解公式如下列式子所示。11Yry22Yry33Yry、12302()1YaYbYDab式中a、 b 为常数，由传感器角度、 决定，该测定缸最佳配置角度为=125 ，取 a=b=0.8717。该测量方式测量精度高，同时可消除室温变化引起的误差，因而用于内孔精度测量是非常合理的。其精度可到底2um ，而内孔的公差为20um ，满足要求。CCD 工件名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - 4）凸台的外径精度检测检测凸台的外径，可用如图8 所示的检测装置进行测量。图 8 外径精度检测外径测量可以用两块挡板夹住工件的凸台，通过位移位移传感器，可以测量工件的外径。根据参考文献1 ，电感式位移传感器的测量范围为0.001-2.5mm，考虑到挡板的位移会比较大，因而用电感式位移传感器不太合理；若采用电阻式传感器，若量程为 10mm， 因其精度为3%， 故精度为 300um， 而需要测试的尺寸为40 0.012mm，精度为 12um，因而采用电阻式位移传感器也不合理，经过综合的比较，决定采用光栅式位移传感器。5）零件重量检测为了检测工件的质量，采用电阻应变片式力测量传感器，其测量原理如图9 所示。图 9, 工件的重量测量将工件置于测量台上，在重力的作用下， 电阻应变片发生应变，电阻发生变化。通过测量点电桥，可将力信号转换为电信号，并通过AD 采集，转换为数字量，经数字芯片的处理，可得到工件的重力。由G=mg，可计算得到工件的质量。该类的传感器的测量范围可达0.01-107N， 精度可达 0.1%， 因工件质量为20Kg，20*0.1%=0.02Kg ，其工件质量公差为0.02Kg ，因而一般的测重应变传感器不满足要求。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - 经上网查得，http:/ ，深圳鹏力达生成的 PLD111 桥式传感器精度达0.05%F.S.,设置满量程的2/3 为 20Kg，因而精度为30Kg*0.05%=0.015Kg0.02Kg,因而满足要求。其外形图如图10 所示。传感器的参数如图 11 所示。图 10 PLD-111 测力传感器图 11 PLD-111 的技术参数6）产品标签检测考虑到标签是白色的，因而反射性能良好，可以采用反射式光电传感器，检测标签是否贴正、漏贴。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - 图 12 标签检测原理采用图 12 所示的标签检测方法，以检测标签是否贴正，工件检测原理如图13所示。a)正确b）钉歪c）漏钉图 13 工件标签检测原理如图 13 所示，采用反射式光电传感器能够判断工件的标签是否钉得正确，是否漏钉。当定位正确时，所有的光电传感器都能够接收到反射回来的光信号，当漏钉或者钉歪时，总有传感器未接收到光信号。因而采用光电传感器是能够检测标签位置是否正确及是否漏钉的。二执行机构的设计当检测工件不合格时，则应该剔除；同时要求计算合格数与不合格数，因而当过来一个工件时，若上六步中有一个不满足要求，则工件不合格，工件的不合格数加 1，当所有的检测指标都满足要求时，则认为工件合格，工件合格数加1。同时为了剔除不合格的产品，应该对产品进行分流，其分流机构如图14 所示。图 14 分流机构如图所示，当检测到工件合格时，则蓝色的推杆推着工件向蓝色的传送带，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - 同时合格工件计数器加1；当检测到工件不合格时，则红色的推杆推动工件到红色的传送带上，同时不合格工件计数器加1,。通过该分流机构，合格工件和不合格工件将分开。三检测流程图设计了整个检测的流程图，流程图如图15 所示。工件合格数加1开始结束是否打孔面 A面 B是否加工检测是否打孔孔的精度是否合格检测面 A 面B是否加工检测孔的精度检测外径的精度检测工件的质量外经精度是否合格检测工件上的标签工件质量是否合格标签位置是否正确是否有下一个工件将工件推向合格传送带工件不合格数加1将工件推向不合格传送带YYYYYYYNNNNNNN图 15 检测流程图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - 四检测装置总图图 16 检测装置总图如上图所示， 工件底下为重力测量传感器，工件左边为光电传感器检测标签是否贴正漏贴，工件右边为光栅式位移传感器，可以测量工件的外径。工件的上方为CCD 成像仪，根据图像识别，判断孔和面AB 是否加工。同时设计了执行机构，当检测到工件不合格时， 将工件推往右边的传送带上，当检测到工件合格，将工件推送到合格传送带上。同时控制器对合格工件和不合格工件进行计数，从而完成设计要求中所有的内容。五参考文献1 卢泽生 .制造系统自动化技术.哈尔滨工业大学出版社，2010. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -