機(jī)器視覺檢測實(shí)驗(yàn)臺架模塊化設(shè)計【畢業(yè)設(shè)計】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　機(jī)器視覺檢測實(shí)驗(yàn)臺架模塊化設(shè)計</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 機(jī)械設(shè)計制造及其自動

2、化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p&

3、gt;<p>　　摘要：在高度發(fā)達(dá)的信息化時代，生產(chǎn)的柔性和自動化程度是工業(yè)發(fā)展的兩個重要指標(biāo)。在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，用機(jī)器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度。本文根據(jù)國內(nèi)外機(jī)器視覺檢測應(yīng)用的新情況和發(fā)展的新要求,在分析現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，首先了解機(jī)器視覺檢測的原理、組成部分、基本原件及其功能應(yīng)用，認(rèn)識和掌握系統(tǒng)各部分的安裝結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動功能的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，最后

4、完成機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和傳動部分驅(qū)動的設(shè)計。整個設(shè)計主要分為傳輸裝置、臺架結(jié)構(gòu)、剔除裝置三個部分。傳輸裝置涉及到傳送帶、減速器等一些驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計。臺架結(jié)構(gòu)的設(shè)計是用來安裝和組合光源、鏡頭等一系列機(jī)器視覺設(shè)備。剔除裝置利用氣動原件的機(jī)械動能把不合格的產(chǎn)品從輸送帶上去除。通過對以上三個主要結(jié)構(gòu)的分析，設(shè)計出機(jī)器視覺設(shè)備的安裝方案，對整個視覺檢測平臺進(jìn)行模塊化設(shè)計，實(shí)現(xiàn)表面缺陷和工件計數(shù)兩種常見的機(jī)器視覺檢測任務(wù)。</p>

5、;<p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺；圖像處理；檢測；模塊化。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Abstract：In the highly developed information era, the production of flexible and automation degree is the two im

6、portant indexes of industrial development. In some danger of not suitable for artificially homework working environment or artificial vision to meet requirements of the occasion, with machine visual inspection method can

7、 greatly improve the production efficiency and production of automation. This paper according to the domestic and international machine visual inspection application of</p><p>　　Key words：Machine vision; Ima

8、ge processing; detection; modular.</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目　錄III</b></p>

9、;<p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1 機(jī)器視覺研究的背景和意義1</p><p>　　1.2 機(jī)器視覺檢測的原理和組成1</p><p>　　1.2.1 機(jī)器視覺檢測的原理1</p><p>　　1.2.2 機(jī)器視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分2</p><

10、p>　　1.3機(jī)器視覺未來發(fā)展趨勢4</p><p>　　1.4本課題的研究內(nèi)容5</p><p>　　2機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)要求和方案設(shè)計6</p><p>　　2.1 機(jī)器視覺檢測的應(yīng)用種類6</p><p>　　2.2 本設(shè)計中兩種常見的機(jī)器視覺檢測任務(wù)6</p><p>　　2.2.1 表面缺陷6

11、</p><p>　　2.2.2 工件計數(shù)7</p><p>　　2.3 視覺檢測實(shí)驗(yàn)臺架的系統(tǒng)要求8</p><p>　　2.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的確定8</p><p>　　3傳輸裝置的總體設(shè)計9</p><p>　　3.1 傳輸裝置的選擇及其原理9</p><p>　　3.2 傳輸裝

12、置零部件的確定與選擇9</p><p>　　3.2.1 輸送部件的設(shè)計9</p><p>　　3.2.2 驅(qū)動裝置的設(shè)計及計算14</p><p>　　4機(jī)器視覺實(shí)驗(yàn)臺架其他裝置設(shè)計23</p><p>　　4.1 臺架材料的選擇23</p><p>　　4.2 臺架總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計23</p>

13、<p>　　4.2.1 滑桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計24</p><p>　　4.2.2 滑塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計25</p><p>　　4.2.3 滑桿和滑塊的裝配設(shè)計27</p><p>　　4.3 剔除裝置的介紹29</p><p>　　4.4 剔除裝置的設(shè)計29</p><p>　　4.4.1剔除裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計

14、30</p><p>　　4.4.2 氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理30</p><p>　　5結(jié)論及其展望32</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p>　　致 謝錯誤!未定義書簽。</p><p>　　附 錄錯誤!未定義書簽。</p><p>

15、;<b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1 機(jī)器視覺研究的背景和意義</p><p>　　隨著工業(yè)自動化的發(fā)展和現(xiàn)代加工工藝和制造技術(shù)不斷提高，消費(fèi)者對產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性的要求越來越高。檢測作為產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)的重要環(huán)節(jié)，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中占有重要的地位?，F(xiàn)代化工業(yè)對檢測方法、速度和精度提出了更高的要求，檢測的手段、精度和效率在一定程度上決定了制造業(yè)乃至整個科

16、學(xué)技術(shù)發(fā)展的水平。在現(xiàn)代工業(yè)自動化的大規(guī)模生產(chǎn)中，在產(chǎn)品制造、裝備和檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)涉及到各種各樣的檢測任務(wù)，包括尺寸的測量、外觀的檢查、標(biāo)簽識別和質(zhì)量控制等。這些檢測任務(wù)涉及產(chǎn)品制造的各個方面，貫穿產(chǎn)品生產(chǎn)制造的整個過程。這些應(yīng)用過去大都是依靠工人的手工測量和人眼檢測來完成，而人工檢測存在著很大的缺點(diǎn)，人眼容易疲勞且具有不穩(wěn)定性，無法保證百分之百的檢測正確率。而且由于人眼的精度、速度上的限制，有些高速檢測根本無法由人工來完成。特別在國外人力

17、的勞動成本和管理成本都非常高，各種檢測應(yīng)用和任務(wù)迫切需要一種能夠代替人類視覺和手工測量的自動化檢測技術(shù)和設(shè)備，能夠和機(jī)器人技術(shù)結(jié)合，在產(chǎn)品制造整個過程中實(shí)現(xiàn)100%的工業(yè)自動化生產(chǎn)。</p><p>　　視覺檢測是計算機(jī)視覺在工業(yè)自動化生產(chǎn)上的應(yīng)用，能夠有效的提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和檢測精度，是工業(yè)生產(chǎn)自動化智能檢測的有效手段。機(jī)器視覺檢測通過結(jié)合計算機(jī)、光學(xué)與自動化設(shè)備等，將計算機(jī)視覺、圖像處理等理論和方法應(yīng)用

18、到實(shí)際生產(chǎn)中去，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化和智能化。機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，極大的解放了人類勞動力，提高了工業(yè)生產(chǎn)自動化水平，改善了人類生活現(xiàn)狀，具有極為廣闊的應(yīng)用前景[1]。</p><p>　　1.2 機(jī)器視覺檢測的原理和組成</p><p>　　機(jī)器視覺檢測是計算機(jī)學(xué)科的一個重要分支，它綜合了機(jī)械、光學(xué)、電子、計算機(jī)軟硬件等方面的技術(shù)，涉及到圖像處理、模式識別、人工智能、信號處理、光機(jī)電

19、一體化等多個領(lǐng)域。發(fā)展至今，已經(jīng)有20多年的歷史，其功能以及應(yīng)用范圍隨著工業(yè)自動化的發(fā)展不斷完善和推廣。下面來介紹一下其原理和組成。</p><p>　　1.2.1 機(jī)器視覺檢測的原理</p><p>　　一個典型的工業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)包括光源、光學(xué)系統(tǒng)、圖像捕捉系統(tǒng)、圖像數(shù)字化模塊、數(shù)字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機(jī)械執(zhí)行模塊，（如圖1-1所示）[2]。</p><

20、;p>　　圖1-1 典型機(jī)器視覺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)的主要工作過程如下[3,4]：</p><p>　?。?）工件定位檢測器探測到物體已經(jīng)運(yùn)動至接近攝像系統(tǒng)的視野中，向圖像采集部分發(fā)送觸發(fā)脈沖。</p><p>　?。?）圖像采集部分按照事先設(shè)定的程序和延時，分別向攝像機(jī)和照明系統(tǒng)發(fā)出啟動脈沖。</p><p&g

21、t;　?。?）攝像機(jī)停止目前的掃描，重新開始新的一幀掃描，或者攝像機(jī)在啟動脈沖來到之前處于等待狀態(tài)，啟動脈沖到來后啟動一幀掃描。</p><p>　?。?）攝像機(jī)開始新的一幀掃描之前打開曝光機(jī)構(gòu)，曝光時間可以事先設(shè)定。</p><p>　?。?）另一個啟動脈沖打開燈光照明，燈光的開啟時間應(yīng)該與攝像機(jī)的曝光時間匹配。</p><p>　　（6）攝像機(jī)曝光后，正式開始一

22、幀圖像的掃描和輸出。</p><p>　?。?）圖像采集部分接收模擬視頻信號通過A/D 將其數(shù)字化，或者是直接接收攝像機(jī)數(shù)字化后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）圖像采集部分將數(shù)字圖像存放在處理器或計算機(jī)的內(nèi)存中。</p><p>　?。?）處理器對圖像進(jìn)行處理、分析、識別，獲得測量結(jié)果或邏輯控制值。</p><p>　?。?0）處

23、理結(jié)果控制流水線的動作、進(jìn)行定位、糾正運(yùn)動的誤差等。從上述的工作流程可以看出，機(jī)器視覺是一種比較復(fù)雜的系統(tǒng)。因?yàn)榇蠖鄶?shù)系統(tǒng)監(jiān)控對象都是運(yùn)動物體，系統(tǒng)與運(yùn)動物體的匹配和協(xié)調(diào)動作尤為重要，所以給系統(tǒng)各部分的動作時間和處理速度帶來了嚴(yán)格的要求[5]。</p><p>　　1.2.2 機(jī)器視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分</p><p>　　在一個典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)中，關(guān)鍵組成部分有光源照明、光學(xué)鏡頭、攝像

24、機(jī)、圖像采集卡、圖像處理卡等幾個方面。</p><p><b>　?。?）光源</b></p><p>　　在機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)中，好的光源與照明方案往往是整個系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵，起著非常重要的作用，它并不是簡單的照亮物體而已。在機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)中一般使用透射光和反射光。 對于反射光情況應(yīng)充分考慮光源和光學(xué)鏡頭的相對位置、物體表面的紋理，物體的幾何形狀、背景等要素。光源的選

25、擇必須符合所需的幾何形狀、照明亮度、均勻度、發(fā)光的光譜特性等，同時還要考慮光源的發(fā)光效率和使用壽命。表1列出了幾種主要光源的相關(guān)特性[6]。</p><p><b>　　表1 各種光源對比</b></p><p>　　在光源方面值得注意的是，LED光源因其顯色性好，光譜范圍寬，能覆蓋可見光的整個范圍，且發(fā)光強(qiáng)度高，穩(wěn)定時間長，隨著其制造工藝和技術(shù)的成熟，價格的降低，它

26、必將得到越來越廣泛的應(yīng)用，成為圖像領(lǐng)域新的亮點(diǎn)。還有高頻熒光燈因其發(fā)光強(qiáng)度，性價比好，在某些應(yīng)用場合也是很好的選擇[7]。</p><p><b>　?。?）光學(xué)鏡頭</b></p><p>　　光學(xué)鏡頭相當(dāng)于人眼的晶狀體，在機(jī)器視覺系統(tǒng)中非常重要。一個鏡頭的成像質(zhì)量優(yōu)劣，即其對像差校正的優(yōu)良與否，可通過像差大小來衡量，對定焦鏡頭和變焦鏡頭來講，同一檔次的定焦鏡頭的像

27、差肯定比變焦鏡頭的小，因?yàn)樽兘圭R頭必須折衷考慮，使各種不同焦距下的成像質(zhì)量都相對較好，不允許出現(xiàn)某個焦距(在變焦范圍內(nèi))下很差的情況。所以在機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)中，根據(jù)被測目標(biāo)的狀態(tài)應(yīng)優(yōu)先選用定焦鏡頭。此外再綜合考慮圖像的放大倍率、視場大小、光圈大小、焦距、視角大小等因素進(jìn)行具體選擇[8,9]。</p><p>　　（3）攝像機(jī)和圖像采集卡</p><p>　　攝像機(jī)和圖像采集卡共同完成對物料

28、圖像的采集與數(shù)字化。高質(zhì)量的圖像信息是系統(tǒng)正確判斷和決策的原始依據(jù)，是整個系統(tǒng)成功與否的又一關(guān)鍵所在。目前在機(jī)器視覺系統(tǒng)中，CCD攝像機(jī)以其體積小巧、性能可靠、清晰度高等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛使用。CCD攝像機(jī)按照其使用的CCD器件可以分為線陣式和面陣式兩大類。線陣CCD攝像機(jī)一次只能獲得圖像的一行信息，被拍攝的物體必須以直線形式從攝像機(jī)前移過，才能獲得完整的圖像，因此非常適合對以一定速度勻速運(yùn)動的物料流的圖像檢測；而面陣CCD攝像機(jī)則可以一次

29、獲得整幅圖像的信息[10,11]。</p><p>　　目前，圖像采集卡種類很多，按照不同的分類方法，有黑白圖像和彩色圖像采集卡，有模擬信號和數(shù)字信號采集卡，有復(fù)合信號和RGB分量信號輸入采集卡[12]。在選擇圖像采集卡時，主要應(yīng)考慮到系統(tǒng)的功能需求、圖像的采集精度和與攝像機(jī)輸出信號的匹配等因素[13]。</p><p><b>　?。?）圖像處理軟件</b><

30、/p><p>　　圖像處理軟件好比人的大腦，它包括圖像增強(qiáng)、數(shù)據(jù)編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識別與理解等算法內(nèi)容，有些具有數(shù)據(jù)庫記錄和網(wǎng)絡(luò)通信功能，通過數(shù)字I/O板通信和記錄數(shù)據(jù)，加上一定的判據(jù)或圖像處理算法區(qū)分優(yōu)劣部件來實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺系統(tǒng)質(zhì)量檢測的總目標(biāo)[14,15]?，F(xiàn)在著名的圖像處理軟件產(chǎn)品有美國DT公司DTVF，美國NI公司Labview、OpenCV、Evision，加拿大Coreco公司

31、Wit、IFC等等[16]。</p><p>　　1.3機(jī)器視覺未來發(fā)展趨勢</p><p>　　在機(jī)器視覺賴以普及發(fā)展的諸多因素中，有技術(shù)層面的，也有商業(yè)層面的，但制造業(yè)的需求是決定性的。制造業(yè)的發(fā)展，帶來了對機(jī)器視覺需求的提升；也決定了機(jī)器視覺將由過去單純的采集、分析、傳遞數(shù)據(jù)，判斷動作，逐漸朝著開放性的方向發(fā)展，這一趨勢也預(yù)示著機(jī)器視覺將與自動化更進(jìn)一步的融合。未來，中國機(jī)器視覺發(fā)展

32、主要表現(xiàn)為以下一些特性[17,18]：</p><p>　　（1）隨著產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展對機(jī)器視覺的需求將呈上升趨勢。</p><p>　?。?）統(tǒng)一開放的標(biāo)準(zhǔn)是機(jī)器視覺發(fā)展的原動力。</p><p>　?。?）基于嵌入式的產(chǎn)品將取代板卡式產(chǎn)品。</p><p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)化、一體化解決方案也將是機(jī)器視覺的必經(jīng)之路。</p>&l

33、t;p>　　在未來的幾年內(nèi)，隨著中國加工制造業(yè)的發(fā)展，對于機(jī)器視覺的需求也逐漸增多；隨著機(jī)器視覺產(chǎn)品的增多，技術(shù)的提高，國內(nèi)機(jī)器視覺的應(yīng)用狀況將由初期的低端轉(zhuǎn)向高端[19]。另外，由于用戶的需求是多樣化的，且要求程度也不相同。那么，個性化方案和服務(wù)在競爭中將日益重要，即用特殊定制的產(chǎn)品來代替標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品也是機(jī)器視覺未來發(fā)展的一個取向。</p><p>　　1.4本課題的研究內(nèi)容</p><

34、;p>　　在本畢業(yè)設(shè)計中需要完成的是一項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計內(nèi)容，其包括實(shí)施方案的確定與零部件、材料等零部件圖紙的確定與繪制。所作具體研究工作內(nèi)容如下：</p><p>　　在分析現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，確定表面缺陷和工件計數(shù)兩種常見的機(jī)器視覺檢測任務(wù)的實(shí)現(xiàn)方法，針對機(jī)器視覺檢測的市場需求，結(jié)合課題的專業(yè)知識，分別從傳動機(jī)構(gòu)、部件安裝臺架、次品剔除裝置等三個方面進(jìn)行研究。</p><p

35、>　　結(jié)合該畢業(yè)設(shè)計最終需要完成的目標(biāo)指數(shù)，計算和選擇各電機(jī)的參數(shù)、大小等和確定各重要零部件的尺寸、材料以及選擇的設(shè)計方案。對畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行客觀的總結(jié)，把理論與設(shè)計系統(tǒng)化，加以鞏固。其實(shí)施方案圖如圖1-2所示：</p><p>　　圖1-2 項(xiàng)目實(shí)施方案圖</p><p>　　2機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)要求和方案設(shè)計</p><p>　　2.1 機(jī)器視覺檢測的應(yīng)用種類&

36、lt;/p><p>　　視覺檢測作為一種高效率、高精度、非接觸的自動化檢測方法，在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在飲料、藥品、食品、紡織、印刷、包裝、半導(dǎo)體等行業(yè)的自動化生產(chǎn)線上的工業(yè)檢測中得到了大量應(yīng)用。</p><p>　　尺寸測量及形狀檢測是根據(jù)圖像測量物體的尺寸，判斷其是否在允許的公差</p><p>　　范圍內(nèi)，對物體的姿態(tài)進(jìn)行定位或者檢測物體的形狀是否符

37、合要求等。在尺寸測</p><p>　　量及形狀檢測應(yīng)用中，Jimenez提出利用形狀識別算法識別樹上的果實(shí)，并利用激光測距來定位果實(shí)位置，實(shí)現(xiàn)果實(shí)自動收獲[20]。</p><p>　　表面質(zhì)量檢測也是機(jī)器視覺檢測的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，是檢測物體或者產(chǎn)品</p><p>　　表面是否有刮痕、破損，磨損等缺陷，是否達(dá)到拋光精度，具有正確的紋理等。</p>

38、<p>　　在表面質(zhì)量檢測應(yīng)用中，Bahlmann利用自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對縫合紡織品的接縫質(zhì)量進(jìn)行了自動檢測。Smith提出利用圖像分割方法根據(jù)缺陷的特征進(jìn)行表面檢測的方法[21]，Tsai利用類似的方法并結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，研究對機(jī)加工后零件表面的粗糙度進(jìn)行檢測評估的方法[22]，Tsai對表面檢測方法進(jìn)行深入研究，提出了對于木材、紡織品等具有方向性紋理的表面進(jìn)行缺陷檢測的方法[23]。</p><p>　　

39、結(jié)構(gòu)完整性檢測是驗(yàn)證產(chǎn)品的組成部件是否完整，裝配有無遺漏，或者是尺</p><p>　　寸結(jié)構(gòu)是否完整和有無異物等。Cootes在文獻(xiàn)[24]中提出了PCB元件裝配中結(jié)構(gòu)完整性質(zhì)量的檢測方法，利用訓(xùn)練集建立物體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計模型，采用多分辨率搜索的策略在圖像中定位物體。</p><p>　　操作質(zhì)量檢測是驗(yàn)證是否根據(jù)正確的制造流程或標(biāo)準(zhǔn)對被測產(chǎn)品進(jìn)行了準(zhǔn)確的操作。文獻(xiàn)[25提出利用機(jī)器視覺技術(shù)

40、進(jìn)行激光焊接的檢測方法，利用圖像捕捉焊縫的圖像，計算出焊接的軌跡和間隙大小，控制激光焊接頭進(jìn)行自動的焊接。</p><p>　　2.2 本設(shè)計中兩種常見的機(jī)器視覺檢測任務(wù)</p><p>　　本設(shè)計主要為了實(shí)現(xiàn)表面缺陷和工件計數(shù)兩種常見的機(jī)器視覺檢測任務(wù)，所以先對這兩種機(jī)器視覺中常見的檢測任務(wù)做一下介紹。</p><p>　　2.2.1 表面缺陷</p>

41、<p>　　常見的工件表面缺陷主要有劃痕、裂紋、孔洞、污漬等, 缺陷反映到視覺上就是與標(biāo)準(zhǔn)工件的效果不一致。以計算機(jī)為核心的檢測系統(tǒng)基本原理是先保存一幅標(biāo)準(zhǔn)工件圖像。然后在線采集待檢工件, 并不斷將待檢工件和標(biāo)準(zhǔn)工件的圖像目標(biāo)進(jìn)行比較，得到缺陷圖像，再對缺陷圖像進(jìn)行特征統(tǒng)計, 就可以對工件表面質(zhì)量進(jìn)行判斷。在高速生產(chǎn)線上，由于工件在傳動過程中難免會發(fā)生平移和旋轉(zhuǎn),比較檢測工件和標(biāo)準(zhǔn)工件圖像前必須將待檢測工件圖像的目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)

42、工件圖像的目標(biāo)對準(zhǔn),即求出兩者的位置變換參數(shù)。如果將兩幅圖像的每一個像素點(diǎn)都進(jìn)行一一對應(yīng),運(yùn)算量將很大而難以接受。由于平移和旋轉(zhuǎn)變換時所有的像素點(diǎn)都是遵循同樣的變換規(guī)則,如果在圖像上選取了部分點(diǎn)組成點(diǎn)集，通過求出這些點(diǎn)集的位置變換參數(shù),同樣也得到整幅圖像的變換參數(shù), 但計算量則顯著下降了。角點(diǎn)是圖像中目標(biāo)邊緣上發(fā)生了劇烈曲率變化的一些像素點(diǎn)。所以以目標(biāo)的角點(diǎn)為識別特征，應(yīng)用遺傳算法確定目標(biāo)對準(zhǔn)操作的變換參數(shù),可以建立一個應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)

43、的工件表面質(zhì)量時實(shí)時檢測系統(tǒng)。(如圖2-1)就是一個典型的工件表面質(zhì)量的檢測流程。</p><p>　　圖2-1工件表面質(zhì)量檢測流程</p><p>　　2.2.2 工件計數(shù)</p><p>　　工件計數(shù)是現(xiàn)在企業(yè)流水線作業(yè)需要做到的基本要求。傳統(tǒng)的人工計數(shù)和手工分離其存在的問題是工人勞動強(qiáng)度大，計數(shù)誤差較大。而機(jī)器視覺技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了上述問題[26]。<

44、;/p><p>　　以棒材為例，棒材在線視覺自動計數(shù)分離系統(tǒng)基于機(jī)器視覺技術(shù)，打破了傳統(tǒng)機(jī)械式和光線遮擋型光電計數(shù)的設(shè)計思路。機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。機(jī)器視覺強(qiáng)調(diào)實(shí)用性，能夠適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境，要有合理的性價通用的工業(yè)接口、較高的容錯能力和安全性，并具有較強(qiáng)的通用性和可移植性，同時它更強(qiáng)調(diào)實(shí)時性，要求高速度和高精度[27]。</p><p>　　整套系統(tǒng)分為兩個子系統(tǒng)，即

45、棒材自動計數(shù)系統(tǒng)和棒材自動分離系統(tǒng)。棒材自動計數(shù)系統(tǒng)采用非接觸式機(jī)器視覺技術(shù)和計算機(jī)比較控制技術(shù)，完美地實(shí)現(xiàn)了高精度計數(shù)的目的，統(tǒng)計精度可優(yōu)于0.01%；棒材自動分離系統(tǒng)由精密機(jī)械分離裝置、液壓裝置、鏈輪傳動裝置及計算機(jī)控制系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)能精確分離任意規(guī)格、任意設(shè)定支數(shù)的棒材[28,29]。</p><p>　　2.3 視覺檢測實(shí)驗(yàn)臺架的系統(tǒng)要求</p><p>　　由于要完成以上兩個視

46、覺檢測任務(wù)，所以對機(jī)器視覺系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)臺架提出了一定的要求。表面缺陷和工件計數(shù)都屬于機(jī)器視覺檢測，所以在檢測的設(shè)備系統(tǒng)中光源、鏡頭、相機(jī)、圖像處理卡等這些基本的機(jī)器視覺系統(tǒng)的組成是必不可少的。在實(shí)驗(yàn)臺架的設(shè)計上，也應(yīng)該盡可能的滿足設(shè)備安裝的要求。對于不同體積、不同材質(zhì)的檢測產(chǎn)品，光源、相機(jī)等安裝的位置會不同，這就要求實(shí)驗(yàn)臺架能對設(shè)備在不同的位置進(jìn)行定位。對于傳送機(jī)構(gòu)，設(shè)計中也應(yīng)考慮到產(chǎn)品在流水線上的檢測速度，在理論計算和實(shí)際操作的結(jié)合下，

47、對傳送機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。</p><p>　　從機(jī)器視覺系統(tǒng)的組成可以看出，機(jī)器視覺檢測一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要根據(jù)具體的應(yīng)用情況，設(shè)計和選擇合適的光源、攝像機(jī)和圖像處理器等硬件備，才能夠研究和開發(fā)出滿足實(shí)際應(yīng)用需求和具有合理性價比的機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)。</p><p>　　2.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的確定</p><p>　　機(jī)器視覺檢測實(shí)驗(yàn)臺架，其包括底座，端面支撐板，電機(jī)

48、，電機(jī)支座，彈性柱銷齒式連軸器，深溝球軸承，軸承擋圈，滑塊，軸承座，軸承端蓋，托輥，傳動滾筒，改向滾筒，傳送膠帶，調(diào)節(jié)螺母，螺釘，彈簧，螺栓，高氏支腿，支撐板，螺旋拉緊裝置，空段清掃器以及控制裝置等。下文將其結(jié)構(gòu)分成傳輸裝置、機(jī)器視覺實(shí)驗(yàn)臺架其他裝置這兩部分內(nèi)容進(jìn)行研究說明。</p><p>　　3傳輸裝置的總體設(shè)計</p><p>　　3.1 傳輸裝置的選擇及其原理</p>

49、<p>　　該部分的研究設(shè)計是整個裝置的重點(diǎn)，也是整個裝置穩(wěn)定完成的首要保證。在整個檢測平臺中，我選用帶式輸送機(jī)作為整個設(shè)計的傳輸裝置。(如圖3-1)就是典型的工業(yè)用帶式輸送機(jī)。</p><p>　　圖3-1典型的帶式輸送帶</p><p>　　帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運(yùn)輸物件的機(jī)械。應(yīng)用它，可以將物件在一定的輸送線上，從最初的下物點(diǎn)到最終的卸物點(diǎn)間形成一種物件的輸送

50、流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。所以帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。</p><p>　　該傳動機(jī)構(gòu)是由輸送帶、驅(qū)動裝置、托輥、機(jī)架、清掃器、拉緊裝置和制動裝置等組成。輸送繞經(jīng)驅(qū)動滾筒和尾部改向滾筒形成無極的環(huán)形封閉帶。上、下雨股輸送帶分別支承在上托輥和下托輥上。拉緊裝置

51、保證輸送帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需的張緊力。工作時，驅(qū)動滾筒通過摩擦力驅(qū)動輸送帶運(yùn)行。物料裝在輸送帶上與輸送帶一同運(yùn)動。通常利用上股輸送帶運(yùn)送物料，并在輸送帶繞過機(jī)頭滾筒改變方向時卸載。必要時，可利用專門的卸載裝置在輸送機(jī)中部任意點(diǎn)進(jìn)行卸載。</p><p>　　3.2 傳輸裝置零部件的確定與選擇</p><p>　　3.2.1 輸送部件的設(shè)計</p><p><b>

52、;　　（1）輸送帶</b></p><p>　　輸送帶是輸送機(jī)中最昂貴、耐久性最差的部件，在輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，輸送帶受到各種不同性質(zhì)和大小的裁荷作用，處在極復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下。輸送帶最典型的損壞形式有：工作面層和邊緣磨損；受大塊礦巖沖擊作用引起擊穿、撕裂和剝離；芯體通過短笛和托輥組受反復(fù)彎曲應(yīng)力引起疲勞；在環(huán)境介質(zhì)作用下，引起強(qiáng)度指標(biāo)降低和老化等等。計算表明，輸送帶的費(fèi)用約占輸送機(jī)全部設(shè)備費(fèi)用的一半。因

53、此，根據(jù)輸送機(jī)的使用條件；選擇合適的輸送帶，并在運(yùn)行中加強(qiáng)維護(hù)管理，延長其使用壽命，對提高輸送機(jī)工作效率，降低輸送機(jī)生產(chǎn)成本具有重要意義。</p><p>　　在選用輸送帶時，根據(jù)《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計手冊》中輸送帶覆蓋膠質(zhì)量表可知，II類輸送帶的覆蓋膠采用天然橡膠與合成橡膠的混合物或各種合成橡膠的混合物制成。這類輸送帶的覆蓋膠具有良好的耐磨性，且設(shè)計要求檢測的是常規(guī)物件，不需要抗切割性和抗鑿蝕性所以選用II類輸送帶。&

54、lt;/p><p>　　根據(jù)實(shí)際情況帶寬選擇為280mm。</p><p><b>　?。?）滾筒</b></p><p>　　滾筒可分驅(qū)動滾筒和改向滾筒兩種。驅(qū)動滾筒的作用是通過筒面和帶面之間的摩擦驅(qū)動使輸送帶運(yùn)動，同時改變輸送帶的運(yùn)動方向。只改變輸送帶運(yùn)動方向而不傳遞動力稱為改向滾筒。滾筒又分鋼板焊接滾筒和鑄造滾筒。</p>&l

55、t;p>　　驅(qū)動滾筒是傳遞動力的主要部件。為了傳遞必要的牽引力，輸送帶與滾筒間必須具有足夠的摩擦力。根據(jù)摩擦傳動的理論，在設(shè)計或選擇驅(qū)動裝置時，可采用增加輸送帶與驅(qū)動滾筒問的摩擦和圍包角的方法來保證獲得必要的牽引力。采用單滾筒驅(qū)動時；圍包角可達(dá)180°-240°；當(dāng)采用雙滾筒驅(qū)動時，圍包角為360°-480°左右。用雙滾筒傳動能大大提高輸送機(jī)的牽引力，所以常常被采用，尤其是當(dāng)運(yùn)輸長度比較長時

56、，一般采用雙滾筒驅(qū)動。</p><p><b>　　滾筒各參數(shù)設(shè)計：</b></p><p><b>　　1、滾筒寬度的確定</b></p><p>　　滾筒的寬度決定于帶寬，他們之間的關(guān)系根據(jù)膠帶和滾筒寬度配合表[30]，所以帶寬選擇滾筒寬為300 mm。</p><p>　　2、滾筒直徑的確定

57、</p><p>　　同樣根據(jù)帶寬B與驅(qū)動滾筒標(biāo)準(zhǔn)直徑的關(guān)系[30]，可得查出滾筒的直徑D=80 mm。</p><p>　　本傳送機(jī)構(gòu)包括三個改向滾筒兩個為90度改向 一個為180度改向。同樣根據(jù)驅(qū)動滾筒和改向滾筒直徑的關(guān)系[30]，查出180度改向滾筒直徑D=80 mm，90度改向滾筒直徑D=70mm。</p><p><b>　　（3）托輥</

58、b></p><p>　　托輥是帶式輸送機(jī)的輸送帶及貨載的支承裝置。托輥隨輸送帶的運(yùn)行而轉(zhuǎn)動，以減小輸送機(jī)的運(yùn)行阻力。托輥質(zhì)量的好壞取決帶式輸送機(jī)的使用效果，特別是輸送帶的使用壽命。而托輥的維修費(fèi)用成為帶式輸送機(jī)運(yùn)營費(fèi)用的重要組成部分。托輥多由無縫鋼管制成。托輥輥?zhàn)又睆脚c輸送帶寬度有關(guān)。本設(shè)計帶寬為280mm，托輥直徑選為51 mm。</p><p>　　首先確定托輥軸，軸的連接部分

59、直徑選為D=13mm，長為24mm，中間部分直徑選為D=15mm，長為53mm。總長為101mm。(如圖3-2)所示。</p><p><b>　　圖3-2托輥軸結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　根據(jù)所設(shè)計的托輥軸，使用深溝球軸承6326，以及軸承端蓋等轉(zhuǎn)配成一個直徑為51mm，長為300mm的托輥。(如圖3-3)所示。</p><p>　　如

60、圖3-3托輥的裝配圖</p><p>　　輸送機(jī)頭部滾筒中心線到第一組槽形托輥的距離，一般可取為托輥間距的1-1.3倍，尾部滾筒到第一組托輥間距不小于托輥間距。根據(jù)托輥的間距表[30]可一查的托輥間距為100mm。</p><p><b>　?。?）機(jī)架</b></p><p>　　帶式輸送機(jī)機(jī)架有落地式和繩架吊掛式兩種結(jié)構(gòu)。本設(shè)計為一個實(shí)驗(yàn)平

61、臺，所以采用固定落地式機(jī)架。</p><p>　　固定帶式輸送機(jī)的機(jī)架是用角鋼和槽鋼焊接而成的結(jié)構(gòu)件。按照機(jī)架的用途，可分為頭架、尾架、中間架和驅(qū)動裝置架(如圖3-4)所示。</p><p>　　頭架用來安裝驅(qū)動滾筒和改向滾筒，其側(cè)面與驅(qū)動裝置架組裝在一起。尾架用以安裝尾部滾筒，尾架的結(jié)構(gòu)與所采用的拉緊裝置有關(guān)，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)所采用的拉緊裝置來選擇尾架。中間架用以安裝上、下托輥，它是由一節(jié)節(jié)

62、的組裝而成。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計中，中間架有標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)兩種規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)中間架長為600mm，非標(biāo)準(zhǔn)中間架長為300—600mm。中間架的兩端與頭架和尾架相接。中間架寬度約比輸送帶寬30—50mm。中間架的高度一般為55—65mm。</p><p>　　圖3-4帶式輸送機(jī)的機(jī)架</p><p><b>　　（5）拉緊裝置</b></p><p>　　在各種具

63、有撓性牽引構(gòu)件的輸送機(jī)中，必須裝沒有拉緊裝置。帶式輸送機(jī)的拉緊裝置有以下幾個作用：</p><p>　　(1)使輸送帶具有足夠的初張力，保證輸送帶與驅(qū)動滾筒之間所必須的摩擦力，并且使摩擦力有一定的貯備；</p><p>　　(2)補(bǔ)償牽引構(gòu)件在工作過程中的伸長；</p><p>　　(3)限制輸送帶在各支承托輥間的垂度，保證輸送機(jī)正常平穩(wěn)地運(yùn)行</p>

64、<p>　　拉緊裝置的結(jié)構(gòu)形式有：螺旋式、車式和垂直式三種。</p><p>　　本設(shè)計采用螺旋式拉緊裝置(如圖3-5)所示。</p><p>　　張緊滾筒兩端的軸承座安裝在帶有螺母的滑架上，滑架可以在尾架上移動。轉(zhuǎn)動尾架上的螺桿，可使?jié)L筒前后移動，以調(diào)節(jié)輸送帶的張力。螺扦的螺紋應(yīng)能自鎖，防止松動。具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是工作過程中，張緊力不能保持恒定。一般用于機(jī)長較短，

65、功率較小的輸送機(jī)上。螺旋拉緊裝置的適用功率范圍及許用張緊力(即上、下兩分支輸送帶張力之和)。</p><p>　　圖3-5螺旋式拉緊裝置</p><p><b>　?。?）清掃器</b></p><p>　　輸送帶的工作表面繞過卸載滾筒時，不可能將上面的碎散物料完全卸干凈，特別是在輸送潮濕物料時更難卸凈，如不設(shè)法清除這些殘余物料，輸送帶經(jīng)過改向

66、滾筒或托輥時，由于受到這些物料的擠壓而損壞。所以，清掃器對延長輸送帶的使用壽命具有很大的意義。清掃器的形式很多，(如圖3-6)所示是單刮板清掃器。用橡膠片1制成刮板，用螺栓裝在倒U形的扁鋼5上，扁鋼5的兩端與杠桿2一起裝在軸4上，軸4可以在孔中轉(zhuǎn)動，杠桿的另一端裝有重砣3，使刮板經(jīng)常壓在頭部卸料滾筒的輸送帶上，利用它可以清除輸送帶工作表面的殘余物料。</p><p>　　圖3-6單刮板清掃器</p>

67、<p>　　3.2.2 驅(qū)動裝置的設(shè)計及計算</p><p>　　驅(qū)動裝置是帶式輸送機(jī)的動力來源，電動機(jī)通過聯(lián)軸器、減速器帶傳動、滾筒傳動，依靠滾筒和輸送帶之間的摩擦力使輸送帶運(yùn)動，一般來說：使用最少數(shù)量的設(shè)備的簡單驅(qū)動裝置是最好的驅(qū)動裝置，然而驅(qū)動裝置有時還可能配置一些特殊用途設(shè)備，用來改善輸送機(jī)的啟動和制動性能。下面從電動機(jī)、減速器、聯(lián)軸器這主要的三個機(jī)構(gòu)來介紹驅(qū)動裝置。</p>&

68、lt;p><b>　?。?）電動機(jī)的設(shè)計</b></p><p>　　電動機(jī)的選擇要遵循兩個大的原則，一個是功率必須要夠用，這樣才能使機(jī)器更好的工作，二個是功率不能過大，這樣不僅浪費(fèi)了生產(chǎn)成本，還浪費(fèi)了電力資源。本設(shè)計中的電動機(jī)應(yīng)該選用高轉(zhuǎn)矩底轉(zhuǎn)速的點(diǎn)動機(jī)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊應(yīng)選擇Y系列三相異步電動機(jī)，此電動機(jī)一般用途全封閉自扇式籠型三相異步電動機(jī)，具有防止灰塵和其他雜物侵入電動機(jī)內(nèi)部的

69、特點(diǎn)。B級絕緣，工額定電壓380V，頻率50Hz。適用于無特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床上，泵，風(fēng)機(jī)，運(yùn)輸機(jī)，攪拌機(jī)，農(nóng)業(yè)機(jī)械等。</p><p>　　下面通過計算電動機(jī)所需的功率來確定電機(jī)的選擇。為降低膠帶張力，采用 (如圖3-7)所示系統(tǒng)。</p><p>　　圖3-7傳輸機(jī)構(gòu)系統(tǒng)</p><p><b>　　許用張力計算：</b></p&

70、gt;<p>　　牽引系數(shù)計算:Ⅰ號為驅(qū)動滾筒包角Φ180°采用的是包膠驅(qū)動滾筒，則取uo=0.3</p><p>　　由于本機(jī)一般都在含塵較多的室內(nèi)外工作，取托輥?zhàn)枇ο禂?shù) w=0.040</p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p>　　托輥?zhàn)枇ο禂?shù)w,用插入法查表得 =0.011</p>

71、<p>　　---物料水平運(yùn)行功率系數(shù) =10.98×10</p><p>　　---尾部改向滾筒功率系數(shù) =2</p><p>　　---Ⅱ號改向滾筒系數(shù) =1.05</p><p>　　---Ⅲ號改向滾筒系數(shù) =1.05</p><p>　　---物料加速功率系數(shù) =0.16</p>

72、<p>　　Ln---輸送機(jī)水平投影長度 Ln=2m</p><p>　　H----輸送機(jī)垂直提升高度 H=0</p><p>　　Q----輸送量 Q=360t/h</p><p>　　V----輸送速度 V=1m/s</p><p>　　T----物料容量

73、 T=1.5t/m</p><p>　　牽引力配比與驅(qū)動滾筒分離點(diǎn)張力：</p><p><b>　　取牽引力配比為</b></p><p><b>　　總牽引系數(shù)為</b></p><p>　　××××+（×T）=2.5</p&

74、gt;<p><b>　　總分離點(diǎn)張力：</b></p><p><b>　　可能牽引力為：</b></p><p>　　承載分支最小張力點(diǎn)張力：</p><p>　　q---物料線密度10kg/m</p><p>　　--膠帶線密度4 kg/m</p><p>

75、;　　——膠帶在托輥組間最大容許垂度=0.001~0.025</p><p>　　因速度增加而取最小值</p><p><b>　　最小點(diǎn)張力為：</b></p><p><b>　　阻力與張力計算：</b></p><p>　　承載分支線阻力計算：</p><p>　　回程

76、分支線阻力計算：</p><p><b>　　張力計算：</b></p><p><b>　　總牽引力的計算：</b></p><p><b>　　牽引力為:</b></p><p>　　但若F=303.84N 應(yīng)有</p><p>　　說明，按承載分支

77、最小張力點(diǎn)確定的總驅(qū)動滾筒分離點(diǎn)的張</p><p>　　力小于按驅(qū)動能力確定者</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　所以牽引力為：</b></p><p>　　本設(shè)計中功率的計算只是理論上功率的計算，還有許多沒考慮到的東西，不如說機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)是雜質(zhì)滲入傳動件中產(chǎn)生的附

78、加摩擦力，拉緊裝置產(chǎn)生的阻力等。在選取電動機(jī)的時候選取功率大點(diǎn)的就可以。</p><p><b>　　主軸功率的計算：</b></p><p><b>　　主軸功率</b></p><p><b>　　電動機(jī)功率的計算：</b></p><p><b>　　電動機(jī)功率

79、</b></p><p><b>　　帶輪轉(zhuǎn)拒的確定：</b></p><p><b>　　滾筒的周長 </b></p><p>　　轉(zhuǎn)速 </p><p>　　轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　綜上，查閱電動機(jī)型號表可得，應(yīng)選用Y80M1

80、-2型電機(jī)，質(zhì)量17kg</p><p>　　額定功率0.7kw滿載轉(zhuǎn)速1320r/min，滿足驅(qū)動裝置的要求。</p><p><b>　?。?）減速器的設(shè)計</b></p><p>　　由于電機(jī)的傳動速度可能過快，所以根據(jù)滾筒的轉(zhuǎn)速因設(shè)計一個減速器。通過減速器電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化成滾筒的轉(zhuǎn)速，繼而裝化成皮帶的速度。</p><

81、;p>　　在上面電機(jī)的設(shè)計設(shè)計我們可得滾筒的轉(zhuǎn)速為，而電機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為1320r/min，所以轉(zhuǎn)動比為5.5。下面根據(jù)轉(zhuǎn)動比來設(shè)計減速器的齒輪及軸。</p><p><b>　　1、齒輪的設(shè)計</b></p><p>　　首先是材料及熱處理；選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40

82、HBS。其次精度等級選用7級精度；然后選小齒輪齒數(shù)＝13，大齒輪齒數(shù)＝70的；選取螺旋角，螺旋角β＝12°，模數(shù)取m=2。</p><p><b>　　小齒輪：</b></p><p><b>　　大齒輪：</b></p><p><b>　　中心距：</b></p><

83、p>　　(如圖3-8)所示：</p><p>　　圖3-8兩齒輪的裝配圖</p><p><b>　　2、軸的設(shè)計</b></p><p>　　減速器上有兩根軸，分別為高速軸和低速軸。</p><p>　　高速軸通過聯(lián)軸器和電機(jī)軸連接，所以兩軸的連接部分直徑應(yīng)相同，都為13mm。同樣選擇內(nèi)徑為13mm的軸承端蓋。(

84、如圖3-9)所示。</p><p>　　圖3-9高速軸軸承端蓋</p><p>　　除了端蓋，選取軸承應(yīng)根據(jù)軸頸的直徑，該高速軸的軸頸直徑為15mm。所以軸承選用內(nèi)徑為圓錐滾子軸承15mm。再加上合適尺寸的軸肩用以固定軸承和齒輪的裝配，就可以完整的把整個高速軸裝配到減速箱上。(如圖3-10)所示。</p><p>　　圖3-10高速軸轉(zhuǎn)配圖</p>&

85、lt;p>　　低速軸同樣是用聯(lián)軸器將其的軸頭和滾筒的軸頭連接，從而利用低速軸的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為輸送機(jī)的動能。兩軸頭的直徑都是23mm。而軸承端蓋的內(nèi)徑為和軸頭和軸頸之間那段軸的直徑為24mm。(如圖3-11)所示。</p><p>　　圖3-11低速軸軸承端蓋</p><p>　　同樣，除了端蓋，也應(yīng)根據(jù)軸頸的直徑選擇軸承。該低速軸的軸頸直徑為25mm。所以軸承應(yīng)選用內(nèi)徑為25mm圓錐滾

86、子軸承30325。在低速軸的另一端，軸頸的外圈也也應(yīng)加上圓錐滾子軸承30325，并且軸承端蓋的外徑和軸承外徑應(yīng)相同。再加上合適尺寸的軸肩用以固定軸承和齒輪的裝配，就可以完整的把整個高速軸裝配到減速箱上。(如圖3-12)所示。</p><p>　　圖3-10低速軸裝配圖</p><p>　　圖3-12低速軸裝配圖</p><p>　　設(shè)計完軸和齒輪這兩個重要部分后，再

87、考慮下箱體的設(shè)計，以及通氣器、箱蓋吊耳、箱座吊耳、放油螺塞這些減速器附件的轉(zhuǎn)配，減速器就基本設(shè)計完成。</p><p>　　(如圖3-13)所示。</p><p>　　圖3-13減速器轉(zhuǎn)配圖</p><p><b>　?。?）聯(lián)軸器的選擇</b></p><p>　　該設(shè)計中電機(jī)軸和高速軸以及低速軸和滾筒軸的連接都得用到

88、聯(lián)軸器。此設(shè)計中使用的凸緣聯(lián)軸器，它屬于剛性聯(lián)軸器，是把兩個帶有凸緣的半聯(lián)軸器用普通平鍵分別與兩軸連接，然后用螺栓把兩個半聯(lián)軸器連成一體，以傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩。(如圖3-14)所示為常見的凸緣聯(lián)軸器。</p><p>　　圖3-14常見的凸緣聯(lián)軸器</p><p>　　本設(shè)計中的凸緣聯(lián)軸器利用螺栓和螺母把兩個半聯(lián)軸器連接，中間的孔徑根據(jù)兩根軸的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。 (如圖3-15，3-16)所示為電

89、機(jī)軸和高速軸之間的聯(lián)軸器和低速軸和滾筒軸之間的聯(lián)軸器。</p><p>　　圖3-11常見的凸緣聯(lián)軸器</p><p>　　圖3-15高速軸和電機(jī)軸之間的凸緣聯(lián)軸器</p><p>　　圖3-16低速軸和滾筒軸之間的凸緣聯(lián)軸器</p><p>　　4機(jī)器視覺實(shí)驗(yàn)臺架其他裝置設(shè)計</p><p>　　4.1 臺架材料的選

90、擇</p><p>　　本設(shè)計將選用鋁型材作為設(shè)備安裝臺架的材料。型材是以及具有一定強(qiáng)度和韌性的材料通過軋制，擠出，鑄造等工藝制成的具有一定幾何形狀的物體。</p><p>　　鋁作為一種優(yōu)質(zhì)的的金屬，強(qiáng)度不大，并且有著良好的延展性，成為制造型材的優(yōu)良材料。所以采用鋁型材組裝成臺架時，不需要焊接，較環(huán)保，而且安裝、拆卸、攜帶、搬移極為方便。</p><p>　　4.

91、2 臺架總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　臺架整體結(jié)構(gòu)利用底板和輸送機(jī)結(jié)合在一起。整個臺架結(jié)構(gòu)是一個長方形鋁型材框架，直立在底板上，橫跨了輸送機(jī)皮帶運(yùn)動的兩端?？蚣苤虚g是兩根可以上下移動的滑桿，可以調(diào)整攝像機(jī)和光源的高低，滑桿上有專門固定位置的螺釘。在滑桿上放置了滑塊，利用鋁型材的造型，滑塊可以嵌入滑桿。滑塊分兩種：滑塊A和滑塊B。滑塊A是利用凹槽嵌入滑桿，滑塊可以順著滑桿移動，從而改變視覺設(shè)備的左右位置，同樣

92、也有螺釘用來固定滑塊。滑塊B是嵌入在滑塊A中，利用凹槽也可以左右移動，滑塊B有兩塊，當(dāng)兩滑塊之間的距離符合設(shè)備的寬度時，就可以用螺釘固定，滿足設(shè)備的放置要求?？傮w框架結(jié)構(gòu)(如圖4-1)所示。</p><p>　　圖4-1總體框架結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.2.1 滑桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　底座兩旁豎立著兩根截面是30×30(mm)矩形的鋁型材直

93、桿，輸送帶在兩根桿之間?；瑮U利用兩頭的凹槽嵌入直桿，可以上下移動。 (如圖4-2)所示。</p><p><b>　　圖4-2滑桿結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　由于滑桿的兩端是要嵌入直桿并能上下滑動，所以滑桿的凹槽和直桿接觸時得有一定的距離，根據(jù)直桿截面的尺寸，滑桿的凹槽為32×32(mm)矩形，有2 mm的間隙可供移動。凹槽的機(jī)構(gòu)(如圖4-3)所示。&

94、lt;/p><p><b>　　圖4-3凹槽結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　當(dāng)滑桿移動到一定適合的位置時，由于有間隙的存在，需要擰螺釘直到和直桿接觸達(dá)到固定的目的，這里的螺釘原本就安裝在滑桿上，螺釘可以順著螺紋調(diào)節(jié)凹槽和直桿接觸的松緊程度，從而完成滑桿的定位。螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)(如圖4-4)所示。</p><p>　　如圖4-4螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)</p&g

95、t;<p>　　以上就是整個滑桿的機(jī)構(gòu)，主要用來調(diào)節(jié)設(shè)備的上下位置。</p><p>　　4.2.2 滑塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　滑塊的作用主要是調(diào)節(jié)設(shè)備的左右位置。臺架結(jié)構(gòu)中有兩種滑塊,滑塊A和滑塊B。</p><p>　　滑塊A可以在滑桿上左右滑動，使視覺設(shè)備固定在輸送帶上的具體位置?；瑝KB由兩塊結(jié)構(gòu)相同的小滑塊組成，小滑塊利用梯形凹槽嵌入

96、滑塊A，在滑塊A上滑動，兩個小滑塊之間的距離就是設(shè)備的大小，當(dāng)確定設(shè)備的大小時，利用每個小滑塊上的螺釘固定住設(shè)備，然后隨著滑塊A左右移動，達(dá)到符合要求的位置。下面具體介紹滑塊的具體結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）滑塊A的設(shè)計：</p><p>　　滑塊A的主要作用是在滑桿上滑動，為設(shè)備提供合適的位置?；瑮U的橫截面是30×40(mm)。為了滑塊A在滑桿上移動時留有一點(diǎn)的間隙，設(shè)計

97、滑塊A的凹槽尺寸為36×41(mm)。(如圖4-5)所示。</p><p>　　圖4-5滑塊A的結(jié)構(gòu)</p><p>　　上圖中滑塊A右側(cè)的梯形凹槽是用來嵌入滑塊B的，為滑塊B提供移動位移。滑塊A的上端也有兩個螺釘，是用來固定的滑桿和滑塊A的。(如圖4-6)所示。</p><p>　　圖4-6滑桿和滑塊A的裝配圖</p><p>　

98、?。?）滑塊B的設(shè)計：</p><p>　　滑塊B的作用是根據(jù)設(shè)備的大小調(diào)整兩小滑塊之間的距離，最后利用螺釘在固定設(shè)備，隨著滑塊A在滑桿上滑動?；瑝KB的結(jié)構(gòu)(如圖4-7)所示。</p><p>　　圖4-7滑塊B的結(jié)構(gòu)</p><p>　　利用梯形凹槽，滑塊B可以在滑塊A上滑動。(如圖4-8)所示。</p><p>　　圖4-8滑塊A和滑塊B

99、的裝配圖</p><p>　　4.2.3 滑桿和滑塊的裝配設(shè)計</p><p>　　滑桿和滑塊的裝配是利用鋁型材中的凹槽和螺釘結(jié)合而成的。裝配時，凹槽和物體表面留有1到3毫米的間隙，可以調(diào)節(jié)滑塊在滑桿上滑動時的松緊程度。螺釘是直徑是4毫米的標(biāo)準(zhǔn)螺紋，但是為了方便擰螺釘，專門在在螺釘?shù)念^部加一個塑料旋鈕。以下圖4-9、圖4-10、圖4-11分別為滑桿和塊裝配的主視圖、俯視圖、左視圖。<

100、/p><p><b>　　圖4-9裝配主視圖</b></p><p>　　圖4-10裝配俯視圖</p><p>　　圖4-11裝配左視圖</p><p>　　4.3 剔除裝置的介紹</p><p>　　本設(shè)計的機(jī)器視覺檢測任務(wù)有一種最常見的表面缺陷檢測。即該產(chǎn)品生產(chǎn)后是否表面有缺陷，是否達(dá)到了該產(chǎn)品合

101、格的標(biāo)準(zhǔn)。所以在機(jī)器視覺檢測時，一旦發(fā)現(xiàn)有表面缺陷的產(chǎn)品，應(yīng)立即剔除，防止不合格產(chǎn)品隨著流水線輸送帶混入合格品中。</p><p>　　在過去的流水線生產(chǎn)中，不合格品往往要靠人工的檢驗(yàn)并剔除。這種人工檢測效率低并且準(zhǔn)確率不高。伴隨著機(jī)器視覺檢測的高速發(fā)展，配套的產(chǎn)品剔除裝置也應(yīng)運(yùn)而生，再加上流水線作業(yè)的智能自動化，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)的速度和質(zhì)量。下面著重介紹本設(shè)計中的剔除裝置。</p><p&

102、gt;　　4.4 剔除裝置的設(shè)計</p><p>　　剔除裝置是把檢測不合格的產(chǎn)品從輸送帶上剔除的裝置。本設(shè)計主要利用氣動元件作為剔除裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，配合機(jī)器手完成整個剔除過程。(如圖4-12)所示。</p><p>　　圖4-12剔除裝置示意圖</p><p>　　4.4.1剔除裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　該裝置的結(jié)構(gòu)主要是一個氣動

103、的單活塞雙作用氣缸，在活塞桿的一端加一個圓形的推手。(如圖4-13)所示。</p><p>　　圖4-13氣缸的裝配圖</p><p>　　4.4.2 氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理</p><p>　　本設(shè)計主要利用PLC控制氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的，PLC是通用的自動化控制設(shè)備，由于PLC有抗干擾性能力強(qiáng)、可靠性高、控制靈活、調(diào)試方便、使用操作簡便易學(xué)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)中得到廣泛

104、的應(yīng)用。下面就介紹本設(shè)計中氣動執(zhí)行原件的工作原理：</p><p>　　在產(chǎn)品表面缺陷的檢測中，當(dāng)產(chǎn)品是合格且不存在表面缺陷的質(zhì)量問題，氣路圖(如圖4-14)所示?？諝鈮嚎s機(jī)中的空氣如圖經(jīng)過溢流閥進(jìn)入氣缸的右側(cè)，把滑的底部一直壓在汽缸的左側(cè)，此時導(dǎo)桿不能向右滑動，所以此時和導(dǎo)桿連接的機(jī)械手靜止不動。</p><p>　　圖4-14檢測正常時的氣路圖</p><p>

105、　　當(dāng)檢測中發(fā)現(xiàn)有表面缺陷的產(chǎn)品時，機(jī)器視覺系統(tǒng)通過PLC給電磁閥發(fā)出一個信號，電磁閥里面開關(guān)自動導(dǎo)通。(如圖4-15)所示?？諝鈮嚎s器中的空氣通過電磁閥通入氣缸的左端，從而推動導(dǎo)桿的運(yùn)動，繼而用機(jī)械手把有表面缺陷的產(chǎn)品推出輸送帶。從而完成一個剔除的動作。</p><p>　　圖4-15檢測異常時的氣路圖</p><p>　　綜上所述，本設(shè)計的剔除系統(tǒng)很好的利用了液壓裝置的直線往復(fù)運(yùn)動，并

106、且在檢測時很好的保證了不合格產(chǎn)品的及時剔除，為檢測的收尾工作提供了良好的保障。</p><p><b>　　5結(jié)論及其展望</b></p><p>　　本設(shè)計通過對機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)大學(xué)本科四年所學(xué)知識進(jìn)行整合，完成一個特定功能、滿足特殊要求的機(jī)器視覺檢測實(shí)驗(yàn)臺架的設(shè)計，比較好地體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平、實(shí)踐專業(yè)能力以及專業(yè)精神和態(tài)度

107、，具有較強(qiáng)的針對性和明確的實(shí)施目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。</p><p>　　機(jī)器視覺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，設(shè)計周期短且造價較低，適用于工業(yè)自動化流水線生產(chǎn)，能完成工件計數(shù)、質(zhì)量檢測等相關(guān)作業(yè)任務(wù)，是集機(jī)械、電子、信息等技術(shù)于一體的機(jī)電一體化學(xué)科。</p><p>　　研究機(jī)器視覺檢測實(shí)驗(yàn)臺架可以切實(shí)地解決生產(chǎn)檢測中人工檢測所不能解決的問題，也能夠提高檢測效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，具有實(shí)

108、質(zhì)性意義。</p><p>　　綜上，經(jīng)過資料的收集、方案的選擇比較和論證，到分析計算，再到工程圖紙的繪制以及畢業(yè)設(shè)計論文的撰寫等各個環(huán)節(jié)，我對大學(xué)四本科階段的知識有了一個整體的深層次的理解，同時對機(jī)械設(shè)計的理解更加深刻和準(zhǔn)確。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 梁冬泰.多尺度多元圖像分析機(jī)器視覺檢測理論

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