用于钢丝圈检测系统的机械装置及其控制系统设计

发布时间：2017-08-04 02:05

  本文关键词：用于钢丝圈检测系统的机械装置及其控制系统设计

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【摘要】：当前国内主要钢丝圈生产商对钢丝圈的检测还是采用传统的人工投影检测法为主,检测效率低,数据不可追溯。近年来,研究人员将机器视觉检测技术应用于钢丝圈的检测,但只完成了部分几何尺寸的检测,且自动化水平仍然较低。本文的重点为钢丝圈全自动检测方案及装置的研究与设计,旨在提高钢丝圈检测领域的自动化水平及检测效率,为钢丝圈全自动检测提供可操作性的工程解决方案。具体工作与成果如下:在对国内主要纺纱钢丝圈生厂商调研的基础上,结合钢丝圈行业检测标准,确定了适合自动检测的钢丝圈主要几何尺寸参数,针对视觉检测技术的工艺特点,制定了钢丝圈自动检测系统的总体方案。基于模块化的设计思想,设计了可拆卸式的摆正模块,可根据钢丝圈的种类和规格选择不同的摆正模块并快速地装配到振动盘本体,实现了一个振动盘完成多种类多规格钢丝圈分离摆正的目标。研究了钢丝圈的自动给料、送料及分拣方案,对相应的执行机构进行了详细设计,并使用UG建立了机械系统三维模型,对主要零部件进行了加工。在基于Ansoft Maxwell的钢丝圈磁力仿真的基础上,提出了基于磁力的非接触式钢丝圈翻转方案,并设计相应装置进行了实验验证,解决了钢丝圈90度翻转难题。该方法与机械手等接触式翻转方案相比,有效地降低了机构设计的复杂度,缩短了开发周期,开发成本大为降低。在对视觉检测技术研究的基础上,组建了一套视觉检测系统,在LabVIEW平台上编写了符合行业检测标准和生产商检测习惯的钢丝圈平面度及对称度误差检测算法,为钢丝圈几何尺寸一站式检测奠定了理论基础。采用了基于OPC技术的上位机与PLC通信方案,设计了上位机与下位机联合控制系统。结合检测工艺流程,在LabVIEW平台开发了控制系统应用程序,并设计了可视化的人机交互界面,作业人员使用鼠标键盘操作即可完成整个检测过程。最后将主要零部件进行了组装,搭建了电气控制系统,完成了实验平台的组建,并对主要功能进行了测试,各主要执行机构能够按照设计要求完成钢丝圈的检测。从测试结果来看综合检测精度达到0.01mm,检测效率达到10s/件,与目前工厂的检测效率相比,提升近两倍。此外,设计了检测数据保存功能,实现了检测数据的可追溯。
【关键词】：钢丝圈 自动检测 磁力翻转 机器视觉 上位机
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS103.822;TP273
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 引言11
• 1.2 项目研究背景及意义11-14
• 1.2.1 钢丝圈及其作用11-12
• 1.2.2 环锭纺对钢丝圈的要求12-13
• 1.2.3 钢丝圈检测方法及研究进展13-14
• 1.2.4 项目研究意义14
• 1.3 课题来源和研究内容14-16
• 1.3.1 课题来源14-15
• 1.3.2 研究内容15-16
• 第二章 钢丝圈自动检测系统总体设计16-24
• 2.1 钢丝圈的检测内容及检测工艺16-18
• 2.1.1 钢丝圈的检测内容16-17
• 2.1.2 检测工艺17-18
• 2.2 自动检测系统功能分析与实现方案18-23
• 2.2.1 自动检测系统功能分析及模块组成18
• 2.2.2 自动给料模块分析与实现方案18-19
• 2.2.3 自动送料模块分析与实现方案19-20
• 2.2.4 钢丝圈视觉检测模块分析与实现方案20
• 2.2.5 分拣模块分析与实现方案20
• 2.2.6 控制系统方案20-21
• 2.2.7 钢丝圈检测后处理21-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 机械系统设计24-47
• 3.1 自动给料系统的应用及研究进展24-26
• 3.2 给料装置设计26-34
• 3.2.1 钢丝圈的定向给料26-30
• 3.2.2 给料节奏控制机构30-32
• 3.2.3 钢丝圈定向充磁及转移装置32-34
• 3.3 送料装置设计34-36
• 3.3.1 送料机构工况及性能要求分析34
• 3.3.2 送料机构方案设计34-36
• 3.4 基于磁力的钢丝圈翻转原理研究及翻转方案设计36-45
• 3.4.1 磁力机械研究进展和应用情况36-37
• 3.4.2 Ansoft Maxwell简介37
• 3.4.3 基于Ansoft Maxwell的钢丝圈磁力模型的建立与仿真37-40
• 3.4.4 仿真结果分析40-42
• 3.4.5 钢丝圈定向翻转分析42
• 3.4.6 磁力源的选择42-44
• 3.4.7 钢丝圈定向磁力翻转试验44-45
• 3.5 分拣装置设计45
• 3.6 三维实体装配模型的建立45-46
• 3.7 本章小结46-47
• 第四章 钢丝圈视觉检测模块研究与设计47-54
• 4.1 视觉检测技术在几何尺寸测量中的应用47-48
• 4.2 检测模块硬件平台组建48-49
• 4.3 钢丝圈平面度及对称度的视觉检测算法49-53
• 4.3.1 钢丝圈图像处理49-51
• 4.3.2 钢丝圈平面度测量方法研究51-52
• 4.3.3 钢丝圈对称度测量方法研究52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 控制系统设计54-65
• 5.1 自动控制系统开发54-63
• 5.1.1 逻辑控制分析54-55
• 5.1.2 上位机控制方案设计55-58
• 5.1.3 下位机控制方案设计58-60
• 5.1.4 主要控制系统硬件设计60-61
• 5.1.5 基于OPC技术的上位机与PLC通信方案设计61-63
• 5.2 基于LabVIEW平台的人机交互功能设计63-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 实验平台组装与测试65-69
• 6.1 实验平台组装65-66
• 6.2 钢丝圈检测仪性能测试66-69
• 第七章 结论与展望69-71
• 7.1 课题总结69
• 7.2 课题展望69-71
• 参考文献71-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士期间的研究成果74

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 刘敬普;钢丝圈自动检测系统的研制[D];东华大学;2015年

2 李国娟;基于保鲜要求的试条和干燥剂薄片自动排序上料系统研究[D];湖南大学;2014年

3 姚婧;基于OPC的监控软件设计[D];大连海事大学;2009年

4 李俊;机器视觉照明光源关键技术研究[D];天津理工大学;2007年

5 罗刚;基于OPC技术的工业控制系统的研究与开发[D];南京工业大学;2005年

6 吴瑜;人机交互设计界面问题研究[D];武汉理工大学;2004年

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本文编号：617266