装配检测

装配检测（精选8篇）

装配检测 篇1

装配就是按规定的技术要求将零件或部件进行组配和连接, 使之成为半成品或成品的工艺过程。装配 (包括检测和调整) 是汽车产品成形的最后一道工序, 装配质量的好坏直接关系到汽车产品的质量。因此, 在装配的过程中, 只有装配的完整性、装配的统一性、装配的紧固性、装配的润滑性、装配的密封性都达到技术要求, 才能总成一件合格的汽车产品。

汽车是一种复杂的机械产品, 其装配包括发动机、变速器、底盘、车身等关键零部件及整车的装配。质量合格的零件, 不一定保证产出合格的总成。锤子加扳手的手工装配作业模式早已成为历史, 现代汽车零部件亟需数字化装配新理念的建立与执行, 只有更加重视零部件装配精度, 更加重视检测及全过程控制, 才能提升整车的性能水平。敬请关注本期的特别策划——装配与检测。

装配检测 篇2

项目名称：汽车零部件自动检测设备及装配生产线

共性技术研究、生产基地

一、项目单位基本情况

湖北省机电研究设计院创建于1959年，主要从事机电产品研究开发和机械、建筑、环保等行业的设计、咨询业务。拥有机械行业、建筑行业建筑工程设计甲级资质、工程咨询甲级资质、专项（环保）工程设计乙级资质。是一家集科研、设计、生产和营销为一体，并承担行业技术服务的大型综合性科研院所，被省科技厅认定为省高新技术企业，并通过了ISO9001：2000质量管理体系认证。

湖北省机电研究设计院地处著名的武汉东湖新技术开发区内，占地面积约4.5万平方米,现设有通用机械、机械自动化、铸造、金属与非金属材料及建筑设计、机械工程设计等10多个科研实体。

二、项目合作交流的主要内容

本项目拟采用光机电一体化技术，在汽车零部件的性能试验、质量检测设备和装配生产线技术方面开展研究、试制、生产等工作。所研制的设备不仅运行过程具备较高的自动化水平，而且在防错、防漏、可追溯性等方面都可以实现信息化、数字化。装配生产线通过网络与企业的仓库、技术中心等诸多相关部门连接。生产和管理信息得以及时交流和分析，不仅保障了生产线的正常运行，而且为企业在围绕生产方面的相关决策提供信息。随着我国机械和汽车行业的迅速发展，多品种工件加工、装配的信息自动检测及管理必将得到进一步的推广应用。项目总投资2000万元人民币，拟建成集研发、生产、销售于一体的汽车零部件自动检测设备及装配生产线的研发、生产基地，创国际领先水平。

三、项目的现有条件和准备情况

近年来，我院一直在从事汽车零部件自动检测设备及装配生产线等方面的应用研究工作，承担了一些汽车零部件生产企业委托的有关零部件检测和自动化装配的各类设备和项目的研制。已研制了“柴油发动机喷油泵自动检测、柔性化装配线”、“液压缸试验台CAT计算机控制系统 ”、“多品种齿轮防错装置”、“飞轮毛坯品种识别装置”、“计算机控制汽车离合器从动盘减振器扭转试验台”、“变速箱装配线多品种管理系统”、“汽车发动机试验台”、“多工位喷油泵出油阀开启压力及密封性试验台”、“大功率柴油机喷油泵试验台”等，目前正在研制的项目有“电控单体合成泵数字化检测、柔性化装配生产线”、“基于嵌入式控制系统的喷油泵预行程及供油夹角的检测设备”等，为省内汽车行业及相关企业的制造业信息化、网络化研发和产业化提供产品和技术服务。

四、项目交流合作的前景预测

我省是汽车制造业大省，汽车的发展速度很快，市场前景十分喜人。大批优质的汽车零部件也源自我省。近几年来，汽车关键零部件的试验、检测手段还跟不上时代的要求，尤其是前后桥总成、传动轴、制动器、取力器、钢板弹簧等保安件的制造厂家，缺乏试验手段，在与主机厂配套时，需要具有检测资质的质检机构提供服务。我院是湖北省技术监督局关于机动车辆另部件质量检测的授权单位，应积极创造条件为企业服务。汽车制造企业零部件的检测及装配生产线急需实现自动化和信息化，因此提供可靠、准确、智能化的检测设备和自动化装配生产线的成套技术与装备，既可满足我省乃至全国汽车行业的市场需求，促进经济的发展，又极大地促进了科技产业化的进程。

“十一五”期间，湖北机械汽车工业面临着中部崛起、国际产业转移、产业技术升级等重大历史发展机遇，汽车工业优势突出。2007年湖北省的汽车零部件配套能力将达到80万辆份，销售收入过400亿元；2010年配套能力将达到140万辆份，销售收入过600亿元。

湖北省现拥有汽车零部件企业数量、资产总量和销售总额均位居全国前三位，具有雄厚的基础条件。汽车生产的规模扩大，将有效地刺激零配部件生产的发展。全省已有约700家零配部件生产企业，将依据国际化要求进行改造、改制、联合，显示出可观的发展前景。“十一五”期间，全省将全力推进“一项工程”和“六大重点”建设。“一项工程”即“1598工程”：“1”：完成轿车、重型汽车、重型数控机床、环保机械等177项投资5000万元以上的建设和技改项目，固定资产投资381亿元。“5”：建设武汉、十堰、襄樊、黄石、荆州五大产业基地，即武汉、荆州、黄石机械汽车产业基地，十堰、襄樊汽车及零部件产业基地。“9”：发展九大产业集群。做大做强整车产业集群，壮大专用汽车产业集群，做大出口船舶产业集群，做大热电装备产业集群，做强重型超重型数控机床产业集群，发展环保机

械产业集群，做强做大粮机和农机产业集群，做强车桥产业集群，做强汽车转向器系统产业集群。“8”：重点支持东风有限、神龙、东风本田、东风实业、三环集团、武锅、长动、凯迪电力等88户重点企业的发展。“六大重点”是：汽车及汽车零部件、机床工具及成套设备、电工电器、环保机械、船舶制造、基础工艺和共性技术。本项目符合国家产业政策，市场前景广阔。

五、交流合作的方式

资金投入和技术引进、共性技术研究及生产基地建设。

六、联系方式

联系地址：湖北省武汉市武昌区石牌岭118号

邮政编码：430070

联 系 人：杨德斌

电话：***（手机）, 027-87215019（办）传真：027－87647150

巧用基准变换实现装配检测 篇3

1.1 产品概述

本文分析的产品为安放在载货汽车上面的一种附加起重设备, 又称随车吊, 主要由稳定支腿、回转基座、吊臂总成、吊钩等组成。由于其既能够实现起重作业, 又不影响汽车底盘的载货运输, 不仅节省劳动力, 而且节约能源、减少费用, 被广泛应用于港口、机场、建筑工程、桥梁、隧道工程和国防工程等。

该产品结构为后置双节直臂全回转液压驱动随车吊, 通过副车架安装在车辆底盘上 (见图1) 。

1.支腿;2.副车架;3.吊钩;4.吊臂;5.变幅油缸;6.卷扬总成;7.立柱;8.操作台

1.2 基准及装配

基准是机械制造中应用十分广泛的一个概念, 机械产品从设计时零件尺寸的标注, 制造时工件的定位, 校验时尺寸的测量, 一直到装配时零部件的装配位置确定等, 都要用到基准的概念。基准就是用来确定生产对象上几何关系所依据的点、线或面。

装配就是将各种零件、部件、合件或总成, 按规定的技术条件和质量要求联接组合成完整产品的生产过程。装配将最终检验零部件的制造质量并发现生产过程中的薄弱环节, 从而直接影响产品最终质量。装配必须具备定位和夹紧两个基本条件:定位就是确定零件正确位置的过程, 夹紧即将定位后的零件固定。

装配基准是指装配时用以确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。由于产品本身批量不大, 结构相对简单, 本产品整体装配采用复合选配法。

2 装配检测难题及解决

2.1 铅锤法间接找正水平基准

2.1.1 水平基准确定及复现要求

随车吊作为一种特种车辆, 由于安全性、可靠性及维修性的要求, 特在安全机械水平仪基础上使用了电气元件力矩限制器。力矩限制器又叫起重机械超载保护装置, 是安装在臂架型起重机上, 保证起重机的安全作业, 防止超载事故的安全装置。操作者可通过仪表显示来观察起重机吊载作业的情况, 做到心中有数, 为安全作业提供可靠的保障。

力矩限制器安装在吊臂上, 而水平仪安装在便于车下操控的副车架中间部位, 整个产品的水平基准确定以及维修时重复找正显得非常重要。在整车液压系统可正常工作时通过调整前后、两侧四个液压支腿的高度, 对照车载水平仪进行找平, 满足随车吊工作水平初始条件。但如遇极端条件导致作为水平基准的水平仪失灵或损坏, 由于参考装配平面的副车架上已安装工作仓, 即使用专门测量仪器, 由于无充足测量空间也无法实现装配水平基准的复现。

2.1.2 基准确定及变换

为保证装配的水平基准, 在产品装配时按如下要求严格控制相关基准各尺寸链尺寸。

(1) 汽车底盘水平基准确定。自制四个可调整高度支架, 分别放在天车吊起的汽车底盘前后桥左右两侧合适位置, 中间合适位置放置两个辅助支撑。用水平尺分别测量底盘大梁位置共计6点的前后的水平度, 并分别测量前、后各两点, 左右共计四点的左右水平度。通过调整四个主可调整支座高度, 使底盘大梁的水平度误差不大于2mm。

(2) 橡胶板尺寸控制。用游标卡尺从头开始每隔100mm测量一次, 检验橡胶垫板厚度误差不大于1mm。

(3) 副车架安装水平基准。副车架上前面中间位置压上模拟负载, 把中间插入2mm厚平垫片 (副车架焊后橡胶板受载变形量) 的橡胶板用螺栓连接好, 点焊副车架上连接座后使用力矩扳手按要求的固定力矩将螺帽紧固。用水平尺测量前支腿横梁距液压支腿安装端面200mm处的左右水平度, 后端回转连接法兰十字中心线位置分别测前后左右四处, 副车架中间部位基本均分位置左右各两处, 通过调整车可调整支架高度使副车架水平度误差不大于2mm。

确定水平基准后, 我们根据产品特点采用如下方式巧妙实现水平基准转换为立柱垂直基准。使用力矩扳手, 按要求的固定力矩将立柱加工底面通过回转支承与副车架加工面连接, 用塞尺检查立柱和回转支撑接触面的间隙, 如间隙超过0.5mm可采用局部垫片垫平, 以防止螺栓拧紧后立柱变形。然后分别在立柱左右两侧平面及背面V型平面中间合适位置 (与卷扬机构、液压管线不干涉) , 利用吊一重物的铅垂线自然下垂, 用钢板尺沿线划垂直线, 用样冲沿同一直线上下三组、每组三点的方法打出基准点 (深度保证喷面漆后能看到) , 以做出与水平面相垂直的垂直辅助基准线。

间接实现水平基准确认及复原。液压支腿不能工作时, 分别调节4个可调支撑高度, 水平尺按副车架找正要求找正车架处于水平状态。分别调整水平仪3个调节螺杆, 使水平仪的横向、纵向水平指示标志气泡位于刻度线中间, 调平后拧紧备帽, 并在拧紧螺母上刷绿漆做已调平标记。液压系统可以工作时, 通过车下操作装置, 分别调节前后左右四个液压支腿高度找正装配水平基准。

无法利用副车架上平面找平或需复原装配水平基准时, 可利用立柱辅助垂直线间接找平。即用线吊任意重物使其分别沿立柱所做标记自然下垂, 另一人通过调整前后液压支腿高度使下垂的线分别与立柱上预先所打辅助垂直基准标记重合, 由此通过垂直线间接找正复原了装配水平基准。

2.2 巧用高度差检测传动轴的水平度

2.2.1 传动轴装配、检测要求

随车吊的起重作业工作动作均为液压驱动, 液压系统的动力由底盘发动机经离合器、变速箱、取力器带动油泵传递。齿轮泵经连接在支架上的连接轴通过传动轴与发动机相连, 由于作为整车液压驱动的动力源, 传动轴需要精确的安装定位及可操作性的复核、检测手段。

2.2.2 存在问题

一端发动机输出轴位置位于底盘上位置已定, 另一端齿轮泵和联接轴组成的整体连接在支架上, 通过调整连接板焊接到副车架的位置来间接确定传动轴安装位置。传动轴两端均为万向节结构, 装配后根本无法直接检测传动轴中心线与联接轴中心线夹角是否<3°, 且公司现在无有效检测手段。

2.2.3 问题分析及解决

首先要测量传动轴角度, 必须选择一个有相对精度的加工面做基面, 整个传动轴只有两端3mm处止台有形位公差要求。现利用三角函数变换的方式把无法测量的角度转换为可测量的高度差进行装配定位及检测。

已知:传动轴公称长度230mm, 技术要求伸缩量±30mm, 两端十字轴到法兰止口分别为32mm、38mm, 要求传动轴中心线与联接轴中心线夹角<3°。

求解:把传动轴要求简化为三角模型⊿, 最短长度满足要求则最长也满足要求, 查得tan3=0.0524。最短长度即去除两端十字轴活节长度, 总长为230-30-32-38=130, 则高度差为130×tan3=6.812mm, 近似值取整7mm, 可通过如下做图进行验证。

给定测量方法后, 在装配定位及检测时均可实现在未连接传动轴时, 利用钢板尺测量两侧连接法兰内止口高度差不大于7mm, 实现传动轴安装偏角要求。

3结论

通过基准变换在实际产品装配中的灵活运用, 巧妙利用简单的线绳借助水平垂直基准变换即可实现需要复杂仪器才能实现的基准确认及复现要求, 利用钢板尺转换三角函数的高度检测方法实现了传动轴的安装角度的定位、检测, 有效解决了产品的装配难题。

参考文献

[1]杨叔子.机械加工工艺师手册第一版[M].2002.

[2]吴宗泽.机械设计师手册第一版[M].2002.

虚拟装配中实时碰撞检测方法研究 篇4

在计算机图形学、机器人运动规划等领域中碰撞检测问题有很长的研究历史。近年来随着虚拟现实、分布交互仿真等技术的兴起,碰撞检测再一次成为研究的热点。在虚拟环境中，碰撞检测的精确性对提高虚拟环境的真实性、增强虚拟环境的沉浸感有着至关重要的作用,而虚拟环境自身的复杂性和实时性对碰撞检测提出了更高的要求。碰撞检测是构成虚拟现实系统的基本要素,也是进行虚拟装配的前提。在虚拟装配环境中,当两个部件发生碰撞时，应该对其进行检测，而不应该发生它们相互穿入现象[1][2]。要做到这一点,必须能够实时、精确地判断虚拟物体间是否发生碰撞。但是,碰撞检测是一项系统开销很大的工作,所以对于简单的虚拟场景，实时碰撞检测一般可以实现，而对于比较复杂的虚拟场景实时碰撞检测却难以实现。为了提高碰撞检测的实时性和精确性，开展提高检测算法效率的研究具有非常重要的意义。

碰撞检测算法大体可分为两大类:一类是基于物体空间的碰撞检测算法;一类是基于图像空间的碰撞检测算法[2]。这两类算法的主要区别在于是利用物体三维几何特性进行求交计算还是利用物体二维投影的图像加上深度信息来进行相交分析。基于物体空间的碰撞检测算法大致可分为两类:空间分割法和层次包围体树方法。这两类方法都是通过尽可能减少进行精确求交的物体对或基本几何元素的个数来提高算法的效率。不同的是，空间剖分法采用对整个场景的层次剖分技术来实现，而层次包围体树法则是对场景中每个物体建构合理的层次包围体树来实现[3]。

1 层次包围体树碰撞检测算法的基本原理

基于物体空间的碰撞检测算法一直是人们研究的重点，已有相当的研究成果。物体空间的碰撞检测算法可采用不同的空间结构来提高效率，层次包围体树法是物体空间的碰撞检测算法中的一种类型。

层次包围体树法的核心思想是用一个简单的包围盒将复杂的几何形体围住，当对两个物体做碰撞检测时，首先检测两者的包围盒是否相交，若不相交则说明两个物体未相交，否则再进一步对两个物体做检测。此外通过构造树状层次结构可以越来越逼近对象的几何模型，直到几乎完全获得对象的几何特性[4]。比较典型的包围盒类型有沿坐标轴的包围盒AABB(axis-aligned bounding boxes)、包围球(spheres)、方向包围盒OBB(oriented bounding boxs)、固定方向凸包(fixed direction convex hull)等。这几类算法都使用了层次结构模型,其目标都是尽可能地减少需进行相交测试的几何对象对的数目。建构物体层次包围体树既可采取自顶向下的策略，也可自底向上来进行。目前基于层次包围体树的算法多数采取自顶向下的方式来建构物体的层次包围体树。图一给出了各种包围体类型在二维上的示例。

层次包围体树碰撞检测算法效率分析可以借助以下耗费函数进行分析[4]:

其中，T是碰撞检测的总耗费;Nv是重叠测试的包围盒的对数;Cv是每对重叠测试的耗费;Np是求交测试的几何元的对数，Cp是每对几何元求交测试的耗费;Nu是物体运动后需要修改的结点的个数，Cu是修改一个结点的耗费。根据上述耗费函数，理想的包围盒应满足如下要求:各层次的包围盒紧凑地逼近输入模型来减少Nv与Np;支持快速重叠测试来减少Cv;支持对包围盒层次中结点的快速修改来减少Cu。

2 层次包围体树碰撞检测算法分析与比较

2.1 基于AABB层次包围盒树的碰撞检测算法

一个物体的AABB被定义为包含该碰撞体，且边平行于坐标轴的最小六面体。因此，描述一个AABB，仅需六个标量，在构造AABB时，需沿着物体局部坐标系的轴向(X,Y,Z)来构造。一般的AABB树的紧密性相对较差，尤其是对于沿斜对角方向放置的瘦长形对象，会产生较多的节点，导致层次二叉树的节点过多的冗余，从而影响AABB树的碰撞检测效率。但AABB树具有建构简单快速，内存开销少的特点，能较好地适应可变形物体实时更新层次树的需要，该算法可用于进行可变形物体之间的相交检测。

2.2 基于OBB层次包围盒树的碰撞检测算法

OBB是Gottschalk在1996年实现的RAP ID系统中首先使用的。该方法最大特点是它的方向的任意性，这使得它可以根据被包围对象的形状特点尽可能紧密地包围对象，如图二所示。明显OBB包围盒比AABB包围盒和包围球更加紧密地逼近物体，能比较显著地减少包围体的个数，从而避免了大量包围体之间的相交检测[2]。但OBB之间的相交检测比AABB或包围球体之间的相交检测更费时。此外,当几何对象发生旋转运动后,只要对OBB的基底进行同样的旋转即可。因此,对于刚体间的碰撞检测,OBB不失为一种较好的选择。

OBB间的相交测试基于分离轴理论。若两个OBB在一条轴线上(不一定是坐标轴)的投影不重叠,则这条轴称为分离轴。若一对OBB间存在一条分离轴，则可以判定这两个OBB不相交。算法首先确定了两个OBB包围盒的15个分离轴，这15个分离轴包括两个OBB包围盒的6个坐标轴向以及三个轴向与另三个轴向相互叉乘得到的9个向量。

3 OBB碰撞检测算法应用与实现

3.1 OBB包围盒的计算与建立

为物体的多边形集合计算一个OBB包围盒，首先将物体表面分割成三角片。先采用一阶和二阶方法对构成物体的所有三角面片的顶点进行统计，累计物体所有顶点的坐标向量获取平均向量μ:

由平均向量计算协方差矩阵的元素:

其中，1≤j,k≤3;n是构成模型三角片数目;Cjk是3×3的协方差矩阵;(pi,qi,ri)是第i个三角形的三个顶点，是的向量。

3.2 OBB包围盒的重叠测试

在检测某个轴线是否是分离轴时，该算法将两个OBB的中心分别投影到该轴线上，并计算两个OBB在该轴线的投影区段的半径。如图三所示为OBB包围盒的重叠测试的二维简化形式，图中L是OBB包围盒A和B的一条分离轴，PA和PB分别为A,B在L上的投影区间半径。投影区间处于分离状态的充分必要条件为:

3.3 应用实例

利用以上算法在桌面机VC++6.0和OpenGL API开发平台上实现碰撞检测，模型是在Mulitgen Creator下建模。图四是运用上述算法进行构件之间的虚拟装配碰撞检测结果图。

4 结束语

层次包围盒为复杂模型间精确的碰撞检测提供了一个快速有效的方法,包围盒类型的选择直接关系到碰撞检测算法的效率。文章通过对OBB方法的理论分析和算法实现，在OpenGL接口环境下实现了对包围盒计算,最终实现对两个甚至多个凸多面体间精确的实时碰撞检测。

参考文献

[1]魏迎梅,王涌,等.碰撞检测中的固定方向凸包包围盒的研究[J].软件学报,2001,12.

[2]范昭炜.实时碰撞检测技术研究[D].博士论文.浙江大学,2003,10.

[3]Moore M,Wilhelms J.Collision Detection and Re-sponse for Computer Animation[A].ACMSiggraph[C],1988,22(4):289-298.

数控车床整机装配与几何精度检测 篇5

机床的制造精度直接关系到零件的加工品质, 机床精度检验主要包含几何精度、定位精度和切削精度三个方面。检测的机床几何精度值反映了机床各关键零、部件及其装配后几何形状或位置的误差, 定位精度反映了机床各进给轴在数控装置的控制下达到的位置精度, 切削精度是机床的一种动态精度, 是机床在切削条件下对机床几何精度和定位精度的综合检验。因此, 保证机床的几何精度是保证机床整体精度的基础和关键, 以平床身数控车床为例, 根据机床的加工特点及应用范围, 详细阐述数控车床典型部件装配工艺过程及应达到的几何精度, 并介绍其精度检测方法。

1 数控车床整机装配流程

为提高数控车床的装配品质, 平床身数控车床装配应遵循三项原则:1) 先下后上原则, 即在明确数控车床结构的基础上, 先安装基础部件 (床腿、床身) , 再安装主轴箱、尾座等其它零部件;2) 先里后外原则, 先安装内部结构 (冷却、润滑) , 再安装外部结构 (防护罩) ;3) 先分装、部装再总装, 提高装配效率, 保证装配品质。

1.1 数控车床整机装配过程

数控车床的装配工艺流程为:床身调平→主轴箱安装→床鞍安装 (含x轴) →纵向驱动装置安装 (z轴) →尾座安装 (加工盘类车床无需尾座) →机床动力源安装 (主电机) →润滑装置安装→冷却部分安装→电气部分装配→刀架安装→防护部分安装→调试→涂油漆、包装等。

2 数控车床典型部件装配与几何精度检测

2.1 数控车床床身调平找精度

数控车床床身水平调整分为粗调和精调两个步骤。粗调的主要目的便于观察水平仪的读数, 精调的主要目的是使机床床身导轨达到设计时的精度要求。

a) 床身水平调整方法

1) 将水平仪呈互相垂直的方式放在水平桥上 (横向、纵向放置分别与x轴、z轴平行) , 摆放位置如图1所示;观察水平仪气泡方向, 调整2, 4处地脚螺栓, 使气泡处于中间位置, 粗调结束。

2) 紧接着将水平桥移到主轴箱端处, 待稳定后观察水平仪中的气泡位置调整机床外围四个地脚螺栓, 进行精调, 使水平仪气泡居中, 再将水平桥移到尾座端处, 根据水平仪气泡位置调整相应的地脚螺栓, 使其达到精度要求。床身调平后, 先将四个外围地脚螺栓旋紧, 再将中间两个地脚螺栓旋紧, 尽量使气泡居中, 精调结束。

b) 床身导轨几何精度检测

与床身导轨有关的几何精度检测指标为床身导轨直线度 (G1项) , 其包含两个检测内容:1) 床身导轨在垂直面内的直线度, 其允差为0.02 mm/1000 mm (中间凸) ;2) 床身导轨的平行度, 其允差为0.04 mm/1000 mm。

床身导轨在垂直面内的直线度检测步骤:将水平仪沿Z轴方向放在水平桥上, 沿机床导轨全长等距离 (250mm) 移动水平桥, 并记录水平仪读数, 用计算的方法确定直线度误差。

床身导轨的平行度检测步骤:将水平仪沿X轴方向放在水平桥上, 在导轨上移动水平桥, 水平仪读数的最大差值即为床身导轨的平行度。

2.2 主轴箱装配与几何精度检测

主轴箱安装是机床总装的第一道工序, 是确定主轴箱与床身相互位置关系的重要工序, 也是后续各部件装配的基准, 检测主轴锥孔中心线对床身导轨的平行度 (G7项) , 根据检测的精度值 (G7项) , 刮研床体与主轴箱的结合面, 通常刮研床体的结合面, 以涂色法检验粘点6个/25×25mm, 结合面紧固前与紧固后0.04 mm塞尺不入。

a) 与主轴箱部件装配有关的几何精度检测

1) 主轴轴向窜动 (G4项) , 其允差为0.010mm;主轴轴肩支承面的跳动 (G4项) , 其允差为0.020mm。

2) 主轴定心轴颈的径向跳动量 (G5项) , 其允差为0.010 mm。

3) 主轴锥孔中心线的径向跳动 (G6项) , 其允差:根部为0.01 mm, 300 mm处为0.02 mm。

4) 主轴锥孔顶尖跳动 (G8项) , 其允差:根部为0.015mm。

b) 主轴箱总装时进行几何精度检测

主轴锥孔中心线对床身导轨的平行度 (G7项) , 其热检允差:上母线为+0.005~+0.018 mm (只允许向上偏) , 侧母线为+0.005~+0.012 mm (只允许向里偏) , 其冷检允差:上母线为-0.02~-0.025 mm, 此值随装配条件有所变动。

主轴锥孔中心线对床身导轨的平行度 (G7项) 检验步骤:把百分表架固定在水平桥上, 百分表测头分别触及检棒表面上母线、侧母线处, 移动水平桥检验 (上母线、侧母线处误差分别计算) ;将检棒拔出旋转180°, 再同样检验一次, 两次测量结果的代数和之半, 就是主轴锥孔中心线对床身导轨的平行度误差。

2.3 床鞍装配与几何精度检测

a) 床鞍装配工艺过程

1) 以床身导轨为基准, 刮研床鞍V型导轨和平导轨, 长度接触70%以上, 宽度接触50%以上, 同时接触面0.04 mm塞尺不入;

2) 以主轴箱主轴锥孔中心线为基准, 检测横向滑板移动对主轴锥孔中心线的垂直度 (G12项) ;

3) 以床鞍燕尾导轨为准, 刮研滑板燕尾导轨的平导轨和55°燕尾主导轨面;刮研镶条正面 (与床鞍燕尾导轨对应面) ;

4) 以床身下导轨面为准, 刮研床鞍压板结合面。

b) 与床鞍有关的几何精度检测

滑板横向移动对主轴锥孔中心线的垂直度 (G12项) , 其允差为0.02/300 mm, α﹥90°。其检测步骤:将垂直平尺插入主轴孔中, 百分表及磁力表座固定在滑板上, 使百分表测头触及垂直平尺, 调整平直测量面与主轴轴线垂直度, 横向移动滑板进行检验, 将主轴旋转180°, 再同样检验一次, 两次测量结果的代数和之半, 就是垂直度误差。

2.4 尾座装配与几何精度检测

以床身导轨为基准, 刮研尾座下垫的V型导轨和平导轨, 长度接触60%以上, 宽度接触40%以上, 同时接触面0.04 mm塞尺不入;

1) 将尾座固定在床身上, 检测尾座套筒中心线对溜板移动的平行度 (G9项) , 其允差为:上母线为0.015/100 mm (只允许向上偏) , 侧毌线为0.01/100 mm (只允许向前偏) ;尾座套筒锥孔中心线对溜板移动的平行度 (G10项) , 其允差为:上母线为0.03/300 mm (只允许向上偏) , 侧毌线为:0.03/300mm (只允许向前偏) ;主轴箱与尾座两顶尖的等高度 (G11项) , 其热检允差为0.04mm, 只允许尾座高;

2) 将G9项、G10项、G11项精度的实测值作好记录, 按要求铣削尾座下垫上平面;

3) 将铣好的尾座下垫重新放在床体上, 并将尾座上体放好并固定, 检测以上三项精度;

4) 以床身导轨为基准, 找好主轴箱和尾座中心线的侧母线精度, 再将尾座上体和下体 (尾座垫) 打上刻线做好标记“零点”位置。

2.5 纵向驱动装置装配与精度检测

a) 纵向驱动装置装配工艺过程

1) 将丝杠的前、中、后支座固定在床体和床鞍上, 并将检验棒、检验套装在各支座孔中;

2) 以床身导轨为基准, 找前、中、后支座的平行度, 根据检测值刮研相关支座;

3) 以床身导轨为基准, 找前、中、后支座的等距度, 根据检测值修正 (磨削) 后支座;

4) 精度找好后, 将各支座打上锥销定位;

5) 安装丝杠及支承等组件;

6) 以床身导轨为基准, 复检丝杠等距度, 要求在0.03-0.05mm;

7) 检测丝杠的轴向窜动度;

8) 安装电机。

b) 与纵向驱动装置有关的几何精度检测

1) 前后支座、中间支座对床身导轨的平行度, 其允差为上母线、侧母线处各为0.01/150 m;前后支座、中间支座对床身导轨的等距度, 其允差为0.02 mm。

2) 丝杠的轴向窜动度, 其允差为0.008 mm。

鉴于篇幅原因, 其它部件的装配工艺过程在此不介绍。

4 结语

数控车床几何精度直接会影响工件的加工精度, 例如主轴轴向窜动会影响螺纹的螺距误差及轴肩端面的平面度和跳动度, 主轴轴线与溜板移动的平行度会造成轴类零件产生锥度, 因此, 数控车床总装配时要确保各项几何精度达到要求, 以提高设备装配质量。

参考文献

[1]付承云.数控机床安装调试及维修现场实用技术[M].北京:机械工业出版社, 2012.

[2]陈志平, 章鸿.数控机床机械装调技术[M].北京:北京理工大学出版社, 2011.

热泵热水器装配检测控制系统设计 篇6

热泵热水器是利用逆卡诺原理, 通过介质把热量从低温物体传递到高温水里的设备, 是继燃气热水器、电热水器、太阳能热水器的新一代热水装置[1]。热泵热水器拥有其高效率、低成本特点使其逐渐成为“第四代热水器”的核心, 是未来热水器的发展方向。目前热泵市场发展非常迅速, 每年都在成倍增长, 由于热泵热水器复杂的结构和繁多的生产工序, 生产效率和品质受到技术水平的限制。许多发达国家, 如澳大利亚、英国、法国、德国、日本、马来西亚等, 由于先进的自动化生产技术, 包括空气能热水器在内的热泵产品已进入了大多数家庭[1];在国内, 热泵热水器的生产正处在发展阶段, 大多数热水器厂家的生产过程以手工操作为主导, 或者依靠一些简单的设备来操作, 由于加工工艺分散, 严重影响了生产效率。针对热泵热水器生产的特点和所存在的问题, 需把所有的加工工艺集中化、技术加强化, 因此设计了一套完全具有自主知识产权的自动化热泵热水器装配检测生产线, 以实现其自动装配和检测功能。

1 热泵装配检测线线体结构和工作流程

1.1 线体结构

热泵热水器的生产过程要经过许多装配检测工序, 其生产过程中主要的装配检测工序有:放底盘、安装压缩机、固定焊接、抽真空、卤检、氦检、和热水器性能检测, 装配检测完毕后, 再经过清理、贴标牌、打包后才完成生产。在传统的生产中, 这些工序比较分散, 需要更多的场地、劳动力, 检测技术的效率比较低, 为了能将所有工序集中统一, 实现全自动的装配检测, 根据生产技术要求, 设计了一条全自动装配检测生产线, 以解决工序不能统一的问题, 并且将抽真空和性能检测等复杂的工序简单化、效率化。由于热泵装配检测的不同工序和不同技术要求, 把线体设计成四段, 每段线体完成对应的装配检测工序, 这样使得装配具有较强的针对性, 以提高线体的可靠性和稳定性。

设计的热泵装配检测生产线线体总长约为38m, 结构简图如图1所示。前链板线主要完成上线、安装压缩机、焊接、抽真空、卤检、安检等工艺, 其中抽真空工艺是由一条抽真空环形线完成, 对经过链板线上抽真空位的热泵随动抽真空;前滚筒线主要对热泵装置自动检测, 与六工位检测台一起完成对热泵性能检测;后链板线完成二次安检、卤检、清洁等工艺;后滚筒线完成对边、打包和下线三项工艺。线体能有条不紊的实现生产线检测工艺。

1.2 工作流程

根据热泵装配检测生产线线体结构, 在考虑到满足装配检测要求和提高生产效率的同时, 合理设计了线体的工作流程:生产线开始运行时, 前链板线、前滚筒线、后链板线、后滚筒线、抽真空环形线同时运行, 热泵从上线开始, 依次经过前链板线上的1—13号工位, 每个工位由操作人员完成相关操作, 热泵经过6号工位时, 环形抽真空线上面的#1-#5带有真空泵的小车运行到相对应的位置, 对经过6号工位上的每个热泵抽真空。抽真空过程中, 链板线与环形线的速度保持一致, 依次分别有4个真空小车分别对4个热泵同时抽真空。热泵经过前滚筒线工位时, 滚筒线内部的6个升降台和侧旁相对应的6个工件检测台联合对经过线体的热泵实现自动或手动检测, 升降台和检测台分别由电机控制进料、出料和气缸上升。线体运行时, 线体每个工位上方有照明灯和指示运行状态的三色灯, 工位旁边装有紧急停止按钮, 以确保整个生产线安全运行。

2 控制系统组成及硬件组态

2.1 控制系统组成

系统主要控制的对象为:控制前链板线、前滚筒线、后链板线、后滚筒线运行的交流异步电机;抽真空环形线上随动真空小车;前滚筒线的六工位检测台上的6个升降台和6个工件检测台。为了实现系统的控制功能, PLC输入模块用了各种复位保持按钮、选择开关、接近开关、光电开关以实现其功能, 热泵检测生产线控制系统硬件框图如图2所示。

2.2 控制系统硬件组态

控制系统的硬件组态结构为:电源模块PS307、CPU模块313C-2DP (该CPU自带PROFIBUS电缆, 16位的数字量输入DI16和16位的数字量输出DO16) 、数字量输入模块DI32×DC 24 V、数字量输出模块DO32×DC 24 V、8位模拟量输出模块AO8×12 Bit、4位模拟量输出模块AO4×12 Bit。整个电路控制系统中, 有86个数字输入量, 99个数字输出量, 10个模拟输出量, 该硬件组态满足所有点数的要求。PLC输入量有启动、暂停、进料、出料按钮, 手动/自动模式选择开关, 接近开关, 光电感应开关, PLC输出控制线体电机, 真空小车电机, 气缸等电气设备。OP177B触摸屏有一个MPI多点接口和PROFIBUF-DP网络, 本次采用PROFIBUS-DP与CPU通讯。

3 控制系统软件设计

PLC软件设计运用了STEP7V5.5编程软件, 编程语言为LAD梯形图、S7-GRAPH、STL语句表相结合, 系统设计了手动和自动两种工作方式。手动工作方式下, 在设计好的触摸屏上按各种按钮和硬件上相应的操作按钮来实现不同的操作, 通过软件功能把按钮信号变为输出信号驱动对应的机构动作;在自动工作方式下, 通过软件功能不断地读取各输入信号的状态值, 然后根据状态值结合工艺需求作出下一步动作的判断, 并输出相应的信号通过驱动电路来驱动机构动作。控制系统采用顺序控制方法进行设计, 按照生产工艺的顺序, 在各个输入信号作用下, 根据内部状态和时间的顺序, 各执行机构自动有序地进行操作。在程序设计中, 整个线体都是顺序运行, 真空环形线和检测台的程序设计较为复杂。

3.1 抽真空环形线程序设计

抽真空环形线上的抽真空小车要保证能同在环形线上有序运行并实现抽真空时间最大化, 在程序设计中, 设计了小车在环形线一侧慢速运行抽真空, 在环形线另一侧小车快速返回, 在环形线两端为小车能留下更多的等待时间来接上和拔出抽真空装置。软件中当一个小车处于快速位就限制其他小车均处在慢速度位, 为了配合抽真空小车的运行速度, 当小车检测到快变慢检测开关后, 延时10s再转为慢速状态, 这样就能保证小车有序、互不碰撞的运行。小车运行的程序流程图如图3所示。

3.2 运行检测台程序设计

检测台的设计程序采用顺序控制, 热泵运行到自动检测台, 开始进料检测时, 可通过操作按钮选择自动进料和手动进料两种模式:在自动进料模式下, 当某个升降台光电检测开关检测到有热泵, 其对应检测台上的光电开关没有热泵感应, 则判断该检测工位为空闲工位, 此时热泵进料, 当检测完毕, 按出料按钮后出料, 此工位继续等待下一个热泵自动进料;在手动进料模式下, 操作人员看到热泵到了升降台感应开关的位置, 并且对应检测台上处于空闲状态时, 按进料按钮进料, 检测完毕后, 按出料按钮出料。在热泵进出料过程中, 整个摩擦滚台运行停止, 进料出料完毕, 摩擦滚台开始运行。

软件设计的热泵的进料过程为:工件进料时, 升降台气缸上升, 摩擦滚台运行停止, 升降台电机和检测台电机正转, 工件进料, 检测台光电开关检测到进入的工件后, 进料完成, 升降台气缸下降, 摩擦滚台继续运行。出料过程:工件检测完毕, 按出料按钮, 升降台气缸上升, 摩擦滚台运行停止, 升降台电机和检测台电机反转, 工件出料, 升降台光电开关检测到对应出去的工件后, 气缸下降, 摩擦滚台继续运行, 工件自动检测程序流程图如图4所示。

4 触摸屏设计

触摸屏软件设计采用WINCC flexible 2008组态软件, 与编程软件STEP7V5.5集成在一起, 控制系统使用统一的通信协议、数据库和组态工具。触摸屏由主界面、手动调试界面、参数设置界面、状态监控界面组成, 主界面包含了生产线名称, 总功率等信息;手动调试界面对所有的执行机构能执行单步调试动作, 有主线体、真空小车、升降台气缸、升降台电机、检测台电机等;参数设置界面对主线体的运行速度、小车运行慢速度和快速度进行设置。在参数设置里面主要设定变频器的各频率, 由PLC和D/A输出模块转换成0-10 V的模拟量输出给变频器的输入端子, 调节主线体和真空小车各电机的速度;状态监控界面实时显示各线体的实际运行速度、真空小车目前的运行速度、6个工位检测台的空闲状况和检测时间监控。

5 结论

设计的热泵装配检测生产线控制系统, 经过反复调试, 最终达到设计要求, 实现了生产的自动化, 所有工位集中在主线体上完成, 控制过程高度集中, 易于操作, 故障处理及时, 运行更加可靠。设计的生产线控制系统最后投入生产, 并已生产运行多日, 与之前的人工手动装配检测相比, 大大提高了生产效率和产品品质, 由于人工的减少和自动化, 可实现大批量的生产, 降低了生产成本。基于本系统的工作特点, 它的应用前景也非常广泛, 也可以应用到其他类似产品生产的生产线上, 本次生产线的设计有很好的推广价值。

参考文献

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[4]刘文生.PLC与触摸屏的综合应用[J].辽宁师专学报 (自然科学版) , 2009, 11 (1) :87-88.

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发动机气缸套的装配与检测技术 篇7

气缸是发动机中燃料燃烧和气体膨胀的地方, 活塞在其中运动压缩气体做功。相对于活塞来讲我们称其为气缸, 如果单独拿出来作为一个零部件, 一般称作气缸套。气缸上部内表面是燃烧室的组成部分, 发动机工作时受到高温高压燃气的冲刷和腐蚀;气缸中间部分是活塞组件运动的导向面, 承受着推压力和摩擦作用, 使气缸表面产生磨损、刮伤和细微裂纹。湿式气缸套外圆表面与气缸体内壁组成冷却水腔, 受到穴蚀和电化学腐蚀作用而损伤。这些缺陷使气缸的工作性能变差, 需要修理或更换。为了提高修理质量, 延长气缸套的使用寿命, 我们必须了解气缸套的结构特点, 掌握气缸套的检测技术与气缸套的正确装配方法。

1 气缸套的结构及特点

根据气缸套是否与冷却液接触, 将气缸套分为干式和湿式两种。

(1) 干式气缸套的特点:气缸套外表面不与冷却液接触。为了获得与缸体间足够的实际接触面积, 保证散热效果和缸套的定位, 干式缸套外表面和与其相配合的气缸体承孔内表面都有较高的加工精度, 而且一般都采用过盈配合。另外, 干式缸套壁薄, 有的只有1 mm厚。干式缸套外圆下端制有不大的锥角, 以便压入气缸体。其顶部 (或缸体承孔的底部) 有带凸缘和不带凸缘两种。带凸缘的过盈配合量较小, 因为凸缘可帮助其定位。干式缸套的优点是不易漏水、缸体结构刚度大、不存在穴蚀、缸心距小、机体质量小;缺点是修理更换不便、散热效果差等。在缸径小于120 mm的发动机中, 由于其热负荷较小而得到广泛应用。

(2) 湿式气缸套的特点:湿式气缸套下部有1~3个耐热、耐油橡胶密封圈密封。其密封形式有涨封式和压封式两种。随着柴油机强化程度的日益提高, 湿式缸套的穴蚀已成为一个突出的问题, 所以某些柴油机缸套有三道密封圈, 最上一道上半部分与冷却液接触, 既能防止配合面生锈, 便于拆装, 又能借其吸振, 减轻穴蚀。湿式缸套的优点是缸体铸造较容易, 便于修理更换, 且散热效果较好。缺点是缸体刚度较差, 易产生穴蚀, 且易漏水。它主要用于大负荷的发动机 (缸径在140 mm以上的柴油机几乎全部采用) 和铝合金缸体发动机。

2 气缸套的技术检验

气缸套在修理前和修理后都必须进行技术检验。修理前的检验是为了确定缸套是否需修或报废, 需修时采用哪级修理尺寸。修后检查是为了鉴定其修理质量, 确认缸套与活塞配合间隙、圆度、圆柱度误差等是否符合技术要求。

气缸套修理的主要目的是消除几何形状误差, 恢复缸套与活塞裙部的配合间隙。因此, 气缸与活塞裙部的配合间隙是衡量机械技术状况和修理质量的重要技术指标。缸套与活塞配合间隙的检验按下面三个步骤进行:

(1) 用外径千分尺测量活塞裙部垂直于活塞销的位置。测后锁紧, 放在千分尺架上。

(2) 安装好内径量表, 并将内径量表插入要测的气缸内, 使测量杆处在活塞在上止点时裙部的位置, 并与曲轴轴线垂直。来回摆动内径量表, 转动表盘, 使大指针的极限摆动位置对“0”。气缸与活塞的配合间隙一般不会大于0.1 mm, 故不需要记小指针位置。

(3) 将内径量表从被测气缸中取出, 插入上述固定了的千分尺内。此时内径量表大指针的读数即为该缸与活塞裙部的配合间隙。

3 气缸套的装配

3.1 干式缸套

(1) 选择缸套。第一次镶套选用标准尺寸的气缸套, 其外径表面粗糙度不高于Ra3.2, 圆柱度不超过0.02 mm;如有倒锥形时, 其圆柱度不超过0.005 mm, 圆度不超过0.05 mm, 下口外圆方向有10×5的倒角。

(2) 干式气缸套安装的技术要求基本与湿式气缸套相同, 所不同的是干式气缸套紧装在气缸体的座孔中, 外表面不与冷却水直接接触。因此, 在安装时应注意的是, 要把气缸套和气缸体座孔表面擦拭干净, 不要涂以机油, 以防影响气缸套散热。根据气缸套的外径尺寸进行试缸, 要保证座孔表面粗糙度不高于Ra3.2, 并留有适当的压入过盈量。

(3) 压入气缸套。将气缸套放正, 用压力机徐徐压入, 或用其他器具压入, 其压力为103 N为宜。为保证气缸套正直地压入, 在压入前应用直角尺在气缸套各方向上进行测量。气缸套确实垂直于气缸体上平面时, 再缓慢施加压力压入。气缸套压入后, 应与气缸体平面平齐。

(4) 在压入气缸套后, 应对气缸体进行水压试验。

3.2 湿式缸套

(1) 拆去旧缸套, 并清除气缸体内的沉积物时, 这些物质很坚硬, 须用砂纸打磨, 将各个接合面处的铁锈、污物全部除去, 直至露出金属光泽为止, 特别是与密封圈接触部位必须光滑, 以防止不平而漏水。如在气缸套下凸肩有硬质沉积物, 由于四周不均匀, 会造成气缸套安装倾斜, 使上凸肩处出现空隙, 压紧气缸盖后出现一个回正力矩, 使气缸套发生变形, 容易发生早期磨损、活塞环折断、活塞偏磨、窜油等故障。

(2) 气缸套安装后要突出机体平面一段距离, 各类型发动机要求不同, 一般为0.07~0.18 mm, 以保证压装气缸盖后, 能更好地密封燃烧室。所以在未正式安装前, 要先将没有装阻水圈的气缸套装入气缸体内, 检查气缸套高出机体平面的距离是否符合要求。如不符合尺寸要求, 可调整气缸套台肩下的纯铜垫片。取出气缸套后, 检查支承台肩与承孔接合面是否接合良好。

(3) 装入气缸套。在装入气缸套前, 把阻水圈套在缸套凹槽上, 要注意不要让阻水圈扭曲, 并使阻水圈周围粗细均匀, 张力相等, 防止压入时破损以保证阻水圈的密封作用, 然后涂以肥皂水或薄机油装入气缸体内, 再次检查各道阻水圈与气缸体的接触是否平整。在压入气缸套时, 应稍加用力即可装入。如装不进去, 应取出查明原因, 不可强行压入。

装配检测 篇8

关键词：光切法,CCD,图像处理

在我国子弹生产检测中,枪弹底火装配深度质量检测尚无专门设备,目前生产线上采用机械传递,杠杆放大检测机构,由于机械环节多,影响测量因素多,精度校对困难,检测基准定位采用推杆顶弹壳口部或内弹底两种方法,它们都存在弹底定位基准面定位压力不均匀,夹紧可靠性差,检测精度重复性差,基准面易磨损,易对弹壳或火帽底造成损伤等问题。此外,测量设备为点测量,在底火装配中偏底火难以检测,而且这种方法为定性检测判断,无法提供检测误差带和检测数据,难于对生产状况进行分析和疵病进行修复,只能进行工位粗检,不能进行大批量高速生产自动检测和质量控制。基于此本文提出一种基于光切法的非接触式枪弹底火装配深度检测方法。

1光切法枪弹底火装配深度检测系统的组成

光切法枪弹底火装配深度检测系统包括图像采集和图像处理两部分。主要由结构光、光切显微系统、CCD摄像机、图像采集卡、传动控制装置、计算机等设备组成。图2为系统组成框图。

图像采集系统主要由结构光照射被测弹底表面,采用光切法测量原理,被测弹底表面与底火表面分别形成两条光带,经CCD摄像头摄取后,经图像采集卡采集到计算机,这样完成图像采集全过程。

光带图像采集到计算机内存后,以Windows2003为开发平台,Matlab7.0为开发工具,进行图像处理软件设计。由于图像存在噪声点,首先进行平滑滤波,然后进行阈值化,将原图像分割成仅具黑白二值的图像,进行提取光带中心线处理(即骨架化或细化),细化后两直线间距离即为被测弹底表面与底火表面垂直距离,即为底火装配深度。

2光切法枪弹底火装配深度检测系统原理

2.1光切法原理

光切法(Light-sectioning method),又称结构光图像法[1](Strutted Light Image),是近十年发展起来的一种非接触测量摄影测量法,原理如图1所示。将一束平行光带以α角度投射于被测表面,光带与被测表面轮廓相交的曲线影像即反映了被测表面的微观几何形状。投射光在工件表面的反射可能是有规则的反射,也可能是无规则的漫反射,研究表明只有当α=45°时,二者物面模糊程度的影响是相等的,而且是最清晰的[1]。如图1,光源发出的光线经狭缝后,形成一束光带,此光带以45°角度方向与被测工件表面相截,若工件表面轮廓为如图1所示的台阶面,则在光带投射方向相应的反射方向上,通过显微镜就可以看到如图所示的图像。图1为光切法原理图。台阶高度h和宽度s的计算公式如下:

其中,h″和s分别为显微镜中对应的台阶高度与宽度;v为物镜的放大倍数。

2.2系统测量原理

光源发出的光经聚光镜形成平行光后,经狭缝形成一束光带照射到被测物体上,在被测物体的表面产生一条极薄的明亮光带,传统的光切法测量是人眼通过目镜观察形成的轮廓图像,我们在光切显微镜目镜分化板位置安装一个CCD摄像头(替代人眼)[2],被测表面经光学系统照明后,反射得到的图像,由CCD摄像头接收,并形成视频信号,将其输入图像采集处理系统—图像卡,图像卡将CCD输出的视频信号转换为数字信号后,通过PCI总线传送到计算机内存,计算机得到的是包括工件表面的二维轮廓信息的数字图像,即为两条光带图像,我们利用数字图像处理技术,对采集的图像进行分析与计算,就能够得到我们需要的轮廓曲线,从曲线上各点的数值即可计算出底火装配深度值,从而达到测量的目的。系统组成框图如图2所示,系统测量原理见图3。

3编程实现

首先对图像进行预处理[3]:包括真彩色转换为灰度图像、图像二值化、图像的中值滤波、图像切割、图像的膨胀、图像的腐蚀、图像的翻转等一系列的图像处理过程。

由于光照、亮度、背景色等因素的影响,对于不同的图像二值化时的阀值不同[4]。本实验对标准件图像的二值化阀值取0.7,对待检件的四幅图像的二值化阀值取0.2。

实验采用对标准件标定的方法,即在同样测量条件下,求出标准件在计算机中垂直方向上象素的个数,再用标准件的实际尺寸与象素数进行比值,即求出标定系数K,分别对不同情况下采集到的光带图像进行了处理与计算,从而得出被测弹底火深度实际尺寸。图4为CCD获取的工件表面光带图像及处理后图像。

以标准件图像为例,已知此两幅图像中两条光带落差的中心距为0.20 mm,由此已知距离测出图像中每个象素点对应的实际尺寸。然后测出采集到的待检工件图像中两条光带落差的中心距所占的象素个数,由标定系数,即得待检工件图像中底火装配深度的实际尺寸。合格品范围为(0.07 mm~0.17 mm),不合格品由剔除电磁铁剔除。

4结论

系统克服了传统机械测量的种种弊端,实现了全自动、快速测量,操作简便,测量过程无须人为干预,立即测量,即在CCD捕捉被测对象的视频信号后,立即将图像交给计算机处理,适合在线测量。

将CCD技术应用于光学图像采集,传输,显示,控制,完成了传统光学显微图像观察从单人目视主观观察到光电采集、传输和存取显示以及计算机化的技术跃进。

由原来的点测量实现了线测量,由原来的接触式测量实现了非接触式测量,原有系统只能进行定性测量,本系统实现了定量测量,提供检测数据和检测误差带,解决了原有测量系统中偏底火难以测量的难题,并可以对疵病进行修复。

本系统是一个光、机、电、算相结合的一体化系统,在测量过程中,人为因素的影响大为降低,测量速度和自动化程度大为提高。弹底被测部位经光路系统的一级放大后,图像成像在摄像头的面阵CCD上,而CCD上的象素点与显示器上的象素点一一对应,CCD的每两个象素点间距为14,14寸显示器每两个象素点间距大约0.3 mm,这样在显示器上最后显示的图像实际是被测部位的数百倍。对放大后的图像进行计算处理显然大大提高了测量的分辨力,进一步提高了测量的准确度。

参考文献

[1]袁长良.表面粗糙度及其测量[M].北京:机械工业出版社,1990.

[2]萧择新.工程光学设计[M].北京:机械工业出版社,2003.

[3]王庆有.CCD应用技术[M].天津:天津大学出版社,1994.