課程設(shè)計--滾珠直徑測試機構(gòu)

1、<p>　　檢測理論與應(yīng)用課程設(shè)計</p><p>　　題 目 滾珠直徑測試機構(gòu) </p><p>　　學(xué)院(部) 工業(yè)制造學(xué)院 　 </p><p>　　專 業(yè) 測控技術(shù)與儀器 　 </p>

2、<p>　　學(xué)生姓名 　 </p><p>　　學(xué)號 年級 11級2班 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 副教授 　 </p><p>　　2013 年 12 月 16 日</p><p>

3、;<b>　　目錄</b></p><p>　　設(shè)計目的…………………………………………………………………………………3</p><p>　　設(shè)計思路…………………………………………………………………………………4</p><p>　　滾珠直徑的測量方法………………………………………………………………4</p><p>

4、　　電感傳感器……………………………………………………………………………..5</p><p>　　基本結(jié)構(gòu)………………………………………………………………………. 5</p><p>　　工作原理……………………………………………………………………….6</p><p>　　總體設(shè)計…………………………………………………………………………………7</p>

5、;<p>　　機械控制部分設(shè)計………………………………………………………………….9</p><p>　　動力機構(gòu)設(shè)計………………………………………………………………..9</p><p>　　自動測量裝置的設(shè)計…………………………………………………….9</p><p>　　自動分選裝置的設(shè)計……………………………………………………10</p&

6、gt;<p>　　六、電氣測量部分設(shè)計………………………………………………………………….10</p><p>　　七、設(shè)計小結(jié)……………………………………………………………………………….14</p><p>　　八、參考文獻……………………………………………………………………………….15</p><p><b>　　設(shè)計目的</b

7、></p><p>　　球軸承是支承軸的標準組件，它具有摩擦阻力小、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、維護簡單等優(yōu)點。軸承的游隙(指在無負荷情況下，軸承內(nèi)外環(huán)間所能移動的最大距離)對軸承的壽命、溫升、噪聲、額定動負荷都有很大影響。通常在運轉(zhuǎn)溫度下球軸承游隙應(yīng)接近于0；對于大沖擊、重負荷環(huán)境，應(yīng)選用游隙較大的軸承；對于運轉(zhuǎn)精度高、音響要求高的，應(yīng)選用游隙較小的軸承，軸承滾珠直徑的大小也與游隙大小直接相關(guān)。在安裝過程中，其直徑

8、尺寸的一致性直接影響軸承的動態(tài)特性。因此， 在軸承安裝之前必須對滾珠的直徑尺寸進行精確測量和分選。軸承滾珠的直徑由Φ1.000~65.000mm不等，測量范圍不大，但尺寸的精度要求卻很高，一般要精確到小數(shù)點后第3位，如直徑為Φ26.988mm，Φ56.240mm……的鋼球。本設(shè)計僅對直徑為Φ10.000±0.003mm的滾珠進行分選。滾珠分選的傳統(tǒng)方法往往使用人工分選。這種分選方法主要弊端是勞動強度大、分選效率低、分選速度慢、

9、分選質(zhì)量差等等。為了解決這類問題，擬采用電感傳感器智能測試系統(tǒng)，實現(xiàn)對滾珠測量和分選工作的自動化。</p><p>　　在現(xiàn)在市場上，軸承可分為兩種滾珠軸承和無滾珠軸承 </p><p>　　我們所說的軸承主要在機械轉(zhuǎn)動過程中起固定和減小載荷摩擦系數(shù)的部件。也可以說，當其它機件在軸上彼此產(chǎn)生相對運動時，用來降低動力傳遞過程中的摩擦系數(shù)和保持軸中心位置固定的機件。軸承是當代機械設(shè)備中一種舉足

10、輕重的零部件。它的主要功能是支撐機械旋轉(zhuǎn)體，用以降低設(shè)備在傳動過程中的機械載荷摩擦系數(shù)。也就是說軸承的作用主要是限制旋轉(zhuǎn)軸的徑向和軸向竄動，減少旋轉(zhuǎn)阻等。</p><p>　　滾珠直徑的測量對于機械，航天，電氣等方面有很重要的作用。不同行業(yè)需要不同規(guī)格的滾珠，而滾珠直徑測量的精確度關(guān)系到各種工具的使用壽命和危險系數(shù)等。</p><p><b>　　設(shè)計思路</b>&l

11、t;/p><p>　　本設(shè)計利用氣壓傳動裝置將滾珠送到相應(yīng)的測試工作臺，選擇電感傳感器作為信號拾取源，將被測部件幾何尺寸的微小變化轉(zhuǎn)換為線圈的電感變化實現(xiàn)測量，具有工作可靠、靈敏度高、壽命長、線性好、分辨率高、精度搞、性能穩(wěn)定和重復(fù)性好等優(yōu)點。將信號通過設(shè)計好的調(diào)理電路，使用電磁鐵驅(qū)動電路，打開合格滾珠收料箱或者次品滾珠收料箱，從而達到分選滾珠的目的。再將誤差信號通過A/D轉(zhuǎn)換器輸入單片機，利用設(shè)計好的單片機程序顯示

12、統(tǒng)計滾珠合格和不合格的數(shù)量。</p><p><b>　　滾珠直徑的測量方法</b></p><p>　　調(diào)查資料表明，國內(nèi)外對軸承滾珠的分選裝置的研究經(jīng)歷了很長的一段時間，它作為軸承制造業(yè)中重要的專用設(shè)備，對提高軸承質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，減輕工人的勞動強度，具有十分重要的意義。根據(jù)測量方式的發(fā)展過程將分選裝置分為以下幾個階段[1]：</p><p&

13、gt;　　第一階段：采用千分表對滾珠進行測量，這種方式出現(xiàn)最早，也是應(yīng)用時間最長的一種測量方式，在我國大多數(shù)的軸承生產(chǎn)廠家依然沿用該分選方式，它雖然能夠在一定程度上滿足生產(chǎn)的需要，但由于采用該方法必須投入大量的人力資源，嚴重的浪費了勞動力，對于人口密集型的地區(qū)來講尚可以適用，但對于勞動力稀缺的地方就存在著人力資源浪費的現(xiàn)象。</p><p>　　第二階段：采用接觸式的測量方式，根據(jù)不同的滾珠，設(shè)計不同類型的滾珠分

14、選機，設(shè)計的目的是為了能夠?qū)崿F(xiàn)自動上料、自動送料、自動測量以及依類別分選等過程。</p><p>　　第三階段：采用非接觸式的測量方式，將計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力和龐大的分析能力有機地結(jié)合起來，以滿足人們對于工業(yè)自動化程度不斷提高的需要。采用非接觸式的測量方式不僅能夠解決測量過程中由于磕碰產(chǎn)生的誤差，而且測量精度也非常高 。</p><p>　　綜上所述，滾珠分選機因軸承行業(yè)的興起而發(fā)展，

15、隨著工業(yè)發(fā)展的程度的不斷遞進，研制自動化程度更高的分選設(shè)備對我國工業(yè)自動化水平的提高有強勁的推進作用</p><p><b>　　電感傳感器</b></p><p>　　測量是滾珠分選的第一個環(huán)節(jié)，也是決定整機測量精度、測量速率的主要環(huán)節(jié)。測量工具的選擇是該部分設(shè)計的首要任務(wù)之一，下面結(jié)合現(xiàn)有的測量儀器進行比較，選擇滿足測量需求的產(chǎn)品?，F(xiàn)階段用于滾珠直測量準確。多出現(xiàn)

16、在20實際90年代中后期研制的滾珠分選機中，測量效率相對較高，可減少勞動力投入，降低工人的勞動強度。缺點是現(xiàn)有市面上出售的傳感器價格居高不下，導(dǎo)致分選機的價格難以被中小生產(chǎn)廠家所接受，不利于自動化設(shè)備的大范圍推廣。</p><p>　　非接觸式傳感器：現(xiàn)階段出現(xiàn)的非接觸式測量分選機中，光電傳感器是唯一被應(yīng)用的傳感器。光電傳感器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、測量精度高、測量結(jié)果準確可靠、價格較高，但由于其在測量過程中對被測零件

17、沒有磨損，且被測零件定位簡單，響應(yīng)時間短、速度快，可以滿足現(xiàn)代工業(yè)快速滾珠測量的目的。利用光電傳感器進行測量是滾珠測量行業(yè)的最佳方案之一。</p><p>　　本設(shè)計采用電感傳感器進行測量，電感傳感器用于測量系統(tǒng)時，具有不接觸、精度高、速度快、靈敏度好及不受電磁干擾等優(yōu)點，對于生產(chǎn)線或設(shè)備維修都具有極大的應(yīng)徑測量的儀器共有兩種，分別是接觸式傳感器、非接觸式傳感器，</p><p>　　接觸

18、式傳感器：主要以壓電傳感器為主，儀器結(jié)構(gòu)簡單，價格較高，但測量精度高，用潛力。</p><p>　　在測量技術(shù)中，電感傳感器廣泛應(yīng)用于加速度、位移、振幅、轉(zhuǎn)速、無損探傷等非電量的測量。在其控制系統(tǒng)中，滾珠直徑分類選擇器是一個微位移檢測裝置，實現(xiàn)對滾珠尺寸的檢測和計數(shù)，是電感式傳感器的典型應(yīng)用。本測控系統(tǒng)由傳感器試驗臺、直流穩(wěn)壓電源、傳感器、直流電機和信號處理電路模塊組成。</p><p>

19、<b>　　基本結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　電感式傳感器的激勵元件由線圈和鐵氧磁心組成，如圖1所示。式（1）為電感式傳感器的數(shù)字模型。</p><p>　　式（1）中L為電感量，N為線圈匝數(shù)，μ為氣隙導(dǎo)磁率，S為氣隙截面積，δ為氣隙厚度。</p><p>　　可知，線圈電感量L氣隙厚度δ成反比，與氣隙截面積S成正比。假設(shè)起始位置氣隙為 ，

20、對應(yīng)的初始電感為 ，且S固定不變，當δ有細微的△δ時，引起的自感量的變化量dL為（忽略高次項）：</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　電感式傳感器是建立在電磁場理論基礎(chǔ)上，是利用被測量磁路磁阻變化引起傳感器線圈自感或互感系數(shù)的變化，從而導(dǎo)致線圈電感量變化來實現(xiàn)非電量測量。</p><p>　　當交流電流過線圈時，線

21、圈產(chǎn)生交變磁場，該磁場通過鐵心并指向鐵心一側(cè)，即傳感器的激勵端。當有金屬物體或磁性物體接近傳感器激勵端時會造成磁場變形。使用計算機模擬可獲得磁場狀態(tài)圖，如圖2所示。從圖2可以看出導(dǎo)電材料（如鋼板）接近激勵端時的磁場效應(yīng)，變化的磁場導(dǎo)致傳感器線圈的阻抗發(fā)生變化。</p><p>　　傳感器線圈構(gòu)成變壓器初級繞組，金屬板構(gòu)成短路次級繞組，如圖3所示。由于電感耦合作用， 在次級回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流 又反作用于初級回

22、路，從而產(chǎn)生互感系數(shù) 。最終使得線圈本身的阻抗發(fā)生變化。通過與理想變壓器回路比較，可得出以下結(jié)論：</p><p>　　綜上所述，當有導(dǎo)材料接近傳感器時，線圈的阻抗Z實值增加，其值等于線圈電阻 加上 、 、 及ω產(chǎn)生的阻抗。經(jīng)驗表明，阻抗Z的虛值只表明傳感器線圈與金屬板之間有很小距時的測量變化。電感式傳感器只能利用阻抗Z的實值變化量檢測導(dǎo)電材料被測物體。</p><p><b>

23、　　總體設(shè)計</b></p><p>　　對滾珠的標稱直徑進行控制，允許公差范圍為±3μm，在此范圍之內(nèi)為合格產(chǎn)品，應(yīng)予保留，超出此范圍即為次品，應(yīng)予剔除，并自動統(tǒng)計合格產(chǎn)品與次品數(shù)量。將拾取信號（誤差信號）與對標準信號對比，如果在±3μm范圍內(nèi)，則合格產(chǎn)品自動計數(shù)（ = +1），如果超出這個范圍，則次品自動計數(shù)（ = +1），當合格產(chǎn)品數(shù)與次品數(shù)只喝等于產(chǎn)品總數(shù)時，自動退出檢測系

24、統(tǒng)。電路設(shè)計流程如圖4所示。</p><p>　　根據(jù)電感傳感器的工作原理，配合電氣控制電路，設(shè)計檢測電路。該電路分為機械控制和電氣測量兩個電路部分。機械控制部分主要完成電感傳感器的選擇、滾珠的推動與定位、氣缸和料箱翻板控制功能；電氣測量部分主要完成信號拾取、信號處理和執(zhí)行顯示功能。檢測過程中，可以采用數(shù)字示波器進行輸出信號的動態(tài)觀察和測量。滾珠的直徑分選器測控系統(tǒng)電路原理框圖如圖5所示。</p>

25、<p><b>　　機械控制部分設(shè)計</b></p><p><b>　　1、動力機構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　鑒于設(shè)計要求能夠連續(xù)精密的測量滾珠直徑，即要求動力機構(gòu)能不斷給測量機構(gòu)傳動滾珠，這種傳動機構(gòu)有電氣傳動和氣動傳動兩類。電氣傳動不太平穩(wěn)，氣動傳動中的固定式氣缸傳動適合精密測量，這里根據(jù)傳動運動性的要求，我們選用雙活塞桿

26、雙作用氣缸。雙桿活塞缸活塞兩側(cè)都有活塞桿伸出，根據(jù)安裝方式不同又分為活塞桿固定式和缸筒固定式兩種。由于本次設(shè)計的儀器體積較小，我們采用缸筒固定式雙活塞桿氣壓缸。氣缸固定在底座上，位置固定。另外小型氣缸傳動只能承受軸向力。要保證其穩(wěn)定工作，機構(gòu)設(shè)計時在送料桿的前進方向增加滾針，以及水平方向加擋板限定其水平方向的位移，保證氣缸只受軸向力使其行程確定，保證將滾珠送到特定的位置。氣缸所帶載荷（如工作臺）與氣缸兩活塞桿連成一體，壓縮空氣依次進入氣

27、缸兩腔（一腔進氣另一腔排氣），活塞桿帶動工作臺左右移動，工作臺移動范圍等于其有效行程S的3倍。當輸入壓力，流量相同時，其往返運動輸出力及速度均相等。</p><p>　　本設(shè)計選擇EMAL系列鋁合金迷你缸，此氣壓缸采用含油軸承，使活塞桿無需加油潤滑；汽缸本體、前后蓋經(jīng)過彩色EP涂裝氧化處理，具有耐磨性、耐腐蝕性及耐久性等優(yōu)點。</p><p><b>　　型號命名：</b&

28、gt;</p><p>　　根據(jù)機構(gòu)的設(shè)計，我們所選擇的型號為EMAL—U20×50。</p><p>　　2、自動測量裝置的設(shè)計</p><p>　　①傳感器安裝：傳感器物理尺寸決定，滾珠與其探頭屬于點面接觸。因此，為保證傳感器探頭與測試臺的距離保持恒定不變，且安裝完畢之后應(yīng)用標準滾珠對其進行校零。同時安裝時應(yīng)注意傳感器探頭位移應(yīng)控制在其線性行程內(nèi)。&l

29、t;/p><p>　?、跍y量臺：表面需要精加工，以保證其表面粗糙度達到設(shè)計要求。安裝時要保證其表面與傳感器探頭表面平行。</p><p>　?、圮浖糠郑悍磸?fù)采樣，比較，當所得數(shù)據(jù)在允許的誤差范圍內(nèi)時處理并存儲，保證其采樣數(shù)據(jù)的準確性。</p><p>　　3、自動分選裝置的設(shè)計</p><p>　　主滾道與水平成30º，以使?jié)L珠能靠自

30、重順滾道滾下，開關(guān)的長度C大于滾道寬度B，關(guān)系約為C = 1.5B。當被測滾珠直徑符合要求時，電磁鐵驅(qū)動電路控制開關(guān)1打開(狀態(tài)如下圖雙點劃線所示)，接著讓滾珠沿主滾道滾下，滾珠被開關(guān)1擋住，順勢流向分道1，開關(guān)1的打開時間由繼電器控制。然后開關(guān)1復(fù)位(主滾道暢通)，開始測量第2個鋼球。如果所測滾珠直徑超出了允許的誤差范圍，就沿主滾道滾出，進入次品滾珠收料箱。</p><p><b>　　測量部分設(shè)計電

31、氣</b></p><p><b>　　信號拾取模塊</b></p><p>　　本設(shè)計考慮到1μm的檢測精度比較高，檢測傳感器的選擇是否得當對最后的結(jié)果影響很大，選擇合適的傳感器可以將干擾減少到最少。所以采用AD698高精度線性差動式傳感器（LVDT：Linear Variable Differential Transformer）為信號拾取電路，以磁芯

32、的機械位移為輸入，交流電壓信號為輸出，該電壓與磁芯位置成正比。傳感器初級線圈由外部參考正弦信號源激勵，兩個次級線圈反向串聯(lián)，磁芯的移動可改變初級線圈之間的耦合磁道，從而產(chǎn)生兩個幅值不同的交流電壓信號，以滿足后續(xù)電路的信號要求，如圖6。</p><p><b>　　信號處理模塊</b></p><p>　　由相敏檢波電路、標準信號設(shè)置電路、電壓比較放大電路和電磁驅(qū)動電路

33、組成。以相敏檢波電路為核心，完成鑒別調(diào)制信號相位和選頻功能，如圖7所示。</p><p>　　為了便于分析，由 、 、 3個電阻組成任意標準等級設(shè)置成標準信號檔，可以通過選擇不同的標準檔，滿足各種標準量與相敏檢波信號（誤差信號）進行比較。當信號相同（在誤差范圍內(nèi)）時，則通過電壓放大器，驅(qū)動電磁控制器，打開滾珠收料箱，并統(tǒng)計個數(shù)，如圖9所示。</p><p><b>　　信號執(zhí)行

34、模塊</b></p><p>　?。?）、使用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,輸入單片機,再通過數(shù)碼管將結(jié)果顯示出來。</p><p>　　集成A/D轉(zhuǎn)換器品種繁多，選用時應(yīng)綜合考慮各種因素選取集成芯片。一般采用逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器用得比較多，所以我采用了ADC0804。它采用CMOS工藝20引腳集成芯片,分辨率為8位,轉(zhuǎn)換時間為100μs,輸入電壓范圍為0-5V。芯片

35、內(nèi)具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，可直接連接在數(shù)據(jù)總線上。</p><p>　　單片機采用AT89C52，AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機

36、在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　為了直觀的顯示滾珠分選的結(jié)果，我打算使用液晶顯示器。液晶顯示器的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點、線、面并配合背部燈管構(gòu)成畫面。各種型號的液晶通常顯示字符的行數(shù)或液晶點陣的行、列數(shù)來命名的。比如：1602的意思是每行顯示16個字符，一共可以顯示兩行；類似的命名還有0801、0802、1601等，這類液晶通常都是字符型液晶，即只能顯示ASCII碼字符，如數(shù)字、大小

37、寫字母、各種符號等。12232液晶屬于圖形型液晶，它的意思是液晶有122列、32行組成，即共有122×32個點來顯示各種圖形，我們可以通過程序控制這122×32個點中的任一個點顯示或不顯示。類似的命名還有12864、19264、192128、320240等，根據(jù)客戶需要，廠家可以設(shè)計出任意數(shù)組合的點陣液晶。</p><p>　　根據(jù)本系統(tǒng)的需要，我選擇用LCD1602。1602液晶為5V電壓驅(qū)

38、動，帶背光，可顯示兩行，每行16個字符，不能顯示漢字，內(nèi)置128個字符的ASCII字符集字庫，只有并行接口，無串行接口。通過LCD1602，我們可以直觀的看到正品數(shù)量和次品數(shù)量。</p><p>　　4、AT89C52簡介</p><p>　　本次系統(tǒng)設(shè)計單片機擬采用AT89C52，AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k 字節(jié)的可反復(fù)擦寫的只

39、讀程序存儲器和256 字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大AT89C52單片機適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合[10]。</p><p>　　AT89C52主要性能參數(shù)如下：</p><p>　　與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 </p

40、><p>　　8k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器 </p><p>　　1000次擦寫周期 </p><p>　　全靜態(tài)操作：0Hz-24MHz </p><p>　　三級加密程序存儲器 </p><p>　　256×8字節(jié)內(nèi)部RAM </p><p>　　32個可編程I/O口線 <

41、;/p><p>　　3個16位定時/計數(shù)器 </p><p><b>　　8個中斷源 </b></p><p>　　可編程串行UART通道 </p><p>　　低功耗空閑和掉電模式 </p><p>　　5、 測量誤差分析及誤差消除方案</p><p>　　該設(shè)備屬于精密測量

42、儀器，測量的精確性是測量結(jié)果的保證。設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計是為了滿足用戶使用功能要求，而誤差分析是對設(shè)備結(jié)構(gòu)是否能夠達到使用功能，滿足使用需求的前提條件。</p><p>　　該設(shè)備中，電感傳感器是測量的工具，其偏移、定位不準確等問題會導(dǎo)致測量結(jié)果與真實結(jié)果的差異，因此，對其進行誤差分析不僅有利于測量設(shè)備的安裝調(diào)試，也能驗證設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。另外，測量環(huán)境對測量結(jié)果的影響也需重點考慮，是誤差產(chǎn)生的另一個重要原因。本章將

43、對上述可能情況產(chǎn)生的誤差進行分析，對每種產(chǎn)生的誤差對測量結(jié)果的影響進行評價，同時對測量結(jié)果產(chǎn)生重大影響的因素提出減小誤差產(chǎn)生的方案。</p><p>　　6、 誤差分析的要素</p><p>　　產(chǎn)生誤差的原因種類有多方面，分類方式也不同，不同的設(shè)備有不同的分析方式[14]。分類的根據(jù)是取決于設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式以及使用環(huán)境，本文將結(jié)合具體實際情況將測量過程中產(chǎn)生的誤差進行分類，如圖5-1所示：

44、</p><p>　　圖5-1 產(chǎn)生誤差的因素分析</p><p>　　誤差產(chǎn)生的原因有三種類型，分別是隨機誤差，系統(tǒng)測量誤差以及系統(tǒng)誤差。 </p><p>　　隨機誤差是指測量結(jié)果與同一待測量的大量重復(fù)測量的平均結(jié)果之差。其特點是：誤差具有隨機性，符合統(tǒng)計規(guī)律，大小和方向都不固定，也無法測量或校正。但測量結(jié)果隨著測定次數(shù)的增加，正負誤差可以互相抵償，誤差

45、的平均值將逐漸趨向于零。雖然單側(cè)測量的隨機誤差沒有規(guī)律，但多次測量的總體卻服從統(tǒng)計規(guī)律，通過對測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理能在理論上估計對測量結(jié)果的影響。該分析過程中隨機誤差是由多種原因引起的，包括滾珠熱脹冷縮，滾珠表面粗糙度等因素引起的誤差。</p><p>　　系統(tǒng)測量誤差是指在測量過程中由于外來因素引起的難以避免的誤差，但該誤差可以被量化，可以根據(jù)數(shù)學(xué)推理來判斷其對測量結(jié)果的影響大小，從而找到減小該誤差對測量結(jié)果影響

46、的解決方案。本設(shè)備中產(chǎn)生系統(tǒng)測量誤差的有兩種，一種是由于測量過程中雜質(zhì)產(chǎn)生的影響，另一種是由于電感傳感器在定位、安裝過程中發(fā)生偏斜、移動等產(chǎn)生的測量誤差。 被測滾珠尺寸產(chǎn)生的測量誤差</p><p>　?。?）滾珠測量前是經(jīng)過多步加工完成的，加工后的滾珠不僅尺寸不相同，而且滾珠的外形的不同，也會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。</p><p>　　如圖5-2所示，如果滾珠圓度不滿足加工要求，就會導(dǎo)致測

47、量后的值產(chǎn)生偏差，對測量結(jié)果不利。若滿足測量要求，則：</p><p>　?。黡1一d｜< 2μm；｜d2一d｜< 2μm （6-1）</p><p>　　式中，d1、d2分別為圓度不同的滾珠的截面測量尺寸，d為滾珠理想尺寸。 </p><p>　　因此，為了避免由于滾珠圓度不同而產(chǎn)生對滾珠分組的影響，應(yīng)使?jié)L珠的圓度控制在lμm

48、之內(nèi)。</p><p>　　針對此類問題，采取的解決方法主要有：一方面，在加工過程中進行控制，保證滾珠加工精度；另一方面，在測量過程時，對滾珠測量過程中進行多次測量，取測量結(jié)果平均值，使測量結(jié)果接近真實值，避免由于測量方式不合理而對滾珠分選而產(chǎn)生影響。</p><p>　　圖5-2 圓度產(chǎn)生測量誤差示意圖</p><p>　　被測對象表面的粗糙度對傳感器測量結(jié)果也有

49、一定影響，被測對象光澤主要由折射率和表面粗糙度決定。當表面過于光滑，粗糙度值過小，一方面，使漫反射成份減少，CCD圖像傳感器輸出減弱；另一方面，當正反射成份的增大，CCD圖像傳感器可能接收到正反射光，正反射光是一種干擾信號。當表面過于粗糙，粗糙度值過大，容易造成照明光點的局部丟光現(xiàn)象，破壞了原光點的均勻性，從而使輸出值不穩(wěn)定。被測面粗糙度較大時，光澤較暗淡，有利于激光傳感器的正常工作。</p><p>　　測量時

50、的滾珠是經(jīng)過精加工后才進行測量，因此滾珠的表面粗糙度值較低，表面較光滑，會對滾子測量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，這是工件自身條件決定的，無法改變。但可以通過改變激光器的發(fā)射功率，使用偏振片削光來減少光強變化對測量的影響。</p><p>　　（2）系統(tǒng)誤差是指大小和方向為確定數(shù)值或是具有確定性變化規(guī)律的誤差。其特點是具有重復(fù)性、單向性。該誤差可以根據(jù)實驗條件，系統(tǒng)誤差的特點，找出產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因，采取適當?shù)拇胧┙档?/p>

51、它的影響，但不能完全避免其對測量結(jié)果的影響。</p><p>　　從本章上述對于誤差的分析過程中，可發(fā)現(xiàn)影響測量精度的因素有多種，分為隨機誤差、系統(tǒng)測量誤差以及系統(tǒng)誤差三種。隨機誤差盡管有多種，但被測滾珠由于熱脹冷縮和表面粗糙度而產(chǎn)生的隨機誤差之和都遠小于滾珠的測量精度，將不會對滾珠的測量結(jié)果產(chǎn)生影響；然而，滾珠由于自身尺寸問題，如滾珠圓度產(chǎn)生的誤差對測量結(jié)果的影響較為明顯，是產(chǎn)生誤差的主要因素。在滾珠加工的過程

52、中，應(yīng)采取適當?shù)墓に噧?yōu)化以避免圓度不合格的滾珠。同時，通過對誤差的分析證明本設(shè)計的測量手段對滾珠的測量而言是一種合理、有效、可以信賴的測量方式。</p><p><b>　　設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　該設(shè)計系統(tǒng)選用AD698高精度線性差動式電感傳感器，將其所檢測的細微位移量經(jīng)過相敏檢波、比較放大等信號處理電路，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號，輔以合適的電氣動控制電路

53、，最后通過電磁驅(qū)動器、單片機完成滾珠直徑分選、正次品個數(shù)和誤差的統(tǒng)計。</p><p>　　通過本次設(shè)計我復(fù)習(xí)了CAD和Proteus的使用和單片編程，對自身掌握的知識進行查漏補缺，為接下來的畢業(yè)設(shè)計和工作打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　由于時間比較緊迫和需要準備考試，這次的設(shè)計還很不完善，有很多地方還有待改進，對整個系統(tǒng)的可行性也有待考證。在充足的時間下，畢業(yè)設(shè)計一定要解決這些方面

54、，做一份更加完善的課程設(shè)計。</p><p>　　本設(shè)計在總結(jié)現(xiàn)階段滾珠分選方式的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，提出了一種利用CCD激光傳感器測量滾珠直徑的測量方式。在設(shè)計思路上采用了模塊化的設(shè)計思路，便于產(chǎn)品更新?lián)Q代，使其具備了更強的適應(yīng)能力。在設(shè)計中，采用半導(dǎo)體激光器作為發(fā)射光源，CCD-TCD142D圖像傳感器傳感器作為測量元件，通過AT89C52單片機進行數(shù)據(jù)處理和控制分選，用LCD12864-0402B進行數(shù)據(jù)顯示。

55、最后，為了保證測量能夠達到預(yù)期目的，對測量過程中可能出現(xiàn)引起誤差的原因進行了分析與總結(jié)，對可能產(chǎn)生的誤差值進行量化，并對會影響到測量結(jié)果的誤差提出控制手段和解決方案。</p><p>　　本設(shè)計主要得出如下研究結(jié)果：</p><p>　　采用CCD激光傳感器，探究滾珠測量新方法，有別于傳統(tǒng)接觸式測量的方法，保證了測量的精度要求，為以后分選機的研制提出了新的方法和思路。</p>

56、<p>　　通過對測量過程中可能出現(xiàn)的誤差進行分析，計算表明主要誤差是由滾珠圓度不理想引起的。</p><p>　　本設(shè)計在滾珠測量精度及分選效率提高中具有較大的實用價值，還可以在以下幾方面進行提高:</p><p>　　該設(shè)計目前只適用于滾珠的分選,對于其它類型的滾子（如：圓錐滾子）測量不具有通用性，因此可以在送料裝置部分進行改進以提高其適用性。</p><

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