趙金鑫，郁 煒，徐 進(jìn)

（衢州學(xué)院，浙江 衢州 324000）

精密軸承鋼球是用在軸承中作為滾動(dòng)體起承載和傳遞作用，對(duì)軸承的工作性能影響最大。在精密軸承工業(yè)中，精密球必需100%經(jīng)過表面缺陷檢測(cè)。隨著機(jī)器視覺的發(fā)展，人眼主觀判斷的方法慢慢被CCD相機(jī)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)代替，但是精密球在檢測(cè)前后需要解決一系列的運(yùn)行控制問題。

應(yīng)用P蘊(yùn)C可以大大簡(jiǎn)化控制線路，再加入一些檢測(cè)元件配合能讓系統(tǒng)動(dòng)作更加準(zhǔn)確。利用通訊線建立P蘊(yùn)C和嵌入式觸摸屏之間的通信，在觸摸屏上控制系統(tǒng)并監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)，并增加一套外部按鈕在觸摸屏失靈后使用。

1 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由檢測(cè)定位、機(jī)械傳送、人機(jī)交互、光學(xué)檢測(cè)等組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)精密球表面檢測(cè)運(yùn)行控制，其系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

（1）檢測(cè)定位模塊。由于檢測(cè)對(duì)象為金屬，而且需要安裝部位為非金屬結(jié)構(gòu)，所以統(tǒng)一選擇大面積探測(cè)的電感性接近開關(guān)（金屬傳感器），設(shè)計(jì)中使用的是型號(hào)為蘊(yùn)J30A3-15-Z的接近開關(guān)，檢測(cè)面的直徑為28mm，探頭部分長(zhǎng)20mm，有效監(jiān)測(cè)距離15mm，可以加緊在任何板子上。傳感器分別安裝在檢測(cè)前端、進(jìn)料端、出料端，每一通道都配有一組，共計(jì)12個(gè)傳感器。

（2）機(jī)械傳送模塊。包括兩部分：驅(qū)動(dòng)放大電路和步進(jìn)控制電路。本設(shè)計(jì)里的主動(dòng)傳送滾筒在初步設(shè)計(jì)時(shí)為50mm，而傳送帶的厚度5mm，那么旋轉(zhuǎn)直徑可以假設(shè)為59mm。本設(shè)計(jì)中的步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角度為1.8°，為了保證精度，在該設(shè)計(jì)里選擇半雙工控制，在半雙工控制方式下步進(jìn)電機(jī)每次運(yùn)行角度為0.9°，在該設(shè)計(jì)中直徑為59mm，半徑為29.5mm，利用上訴公式得到x=185.354mm，因?yàn)閳A的角度為360°，而電機(jī)在半雙工控制方式下每次的旋轉(zhuǎn)角度為0.9°，與圓相差400倍的關(guān)系，因此可以得到每個(gè)步進(jìn)下傳送帶前進(jìn)的長(zhǎng)度——0.4634mm。結(jié)合上訴得到的數(shù)據(jù)，每次傳送帶前進(jìn)都需要將步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)82次，即每次需要通過P蘊(yùn)C的高速脈沖口給驅(qū)動(dòng)器連續(xù)輸入20992個(gè)脈沖信號(hào)，若這一動(dòng)作要在2s左右完成，那么脈沖頻率可以設(shè)成10500HZ。將這些參數(shù)事先設(shè)置在P蘊(yùn)C高速脈沖口初始化程序里。

（3）人機(jī)交互模塊。采用了昆侖通態(tài)觸摸屏和 MCGS組態(tài)軟件，一共設(shè)計(jì)了4個(gè)界面：主界面、監(jiān)視界面和警報(bào)界面。主界面如圖2所示，包括模擬的實(shí)際傳送線及輸入輸出等信號(hào)，監(jiān)視界面主要完成當(dāng)前實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集顯示，警報(bào)界面用于系統(tǒng)出錯(cuò)和故障原因查找。

圖2 人機(jī)交互主界面

（4）光學(xué)檢測(cè)控制模塊。此模塊主要完成球體表面缺陷的圖像采集的任務(wù)，設(shè)計(jì)中采用工業(yè)面陣相機(jī)在三個(gè)傳送位置上靜態(tài)拍照，其中設(shè)計(jì)到相機(jī)的拍照啟動(dòng)控制和上位機(jī)的通訊控制，其中每次的相機(jī)拍照啟動(dòng)控制采用定位傳感器的輸出信號(hào)。

2 系統(tǒng)運(yùn)行功能

當(dāng)P蘊(yùn)C在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)候，從觸摸屏或手動(dòng)按鈕處給出啟動(dòng)信號(hào)，各個(gè)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，球體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)，各個(gè)傳感器相互配合，對(duì)傳送帶進(jìn)行啟?？刂?，同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)位置相機(jī)采集圖像。此部分功能均可以在觸摸屏主界面上實(shí)時(shí)模擬顯示。

把界面從主界面切換到監(jiān)視界面后，在該界面的顯示框內(nèi)的合格率后面，數(shù)據(jù)顯示為被檢測(cè)球體顆粒數(shù)，這一結(jié)果和出料端傳感器檢測(cè)到的金屬數(shù)目相對(duì)應(yīng)，符合計(jì)數(shù)要求，當(dāng)按下該界面上的清零按鈕之后，這個(gè)數(shù)據(jù)變回為0。并且能夠自動(dòng)計(jì)算顯示同一批次精密球的合格率，可以輔助判斷生產(chǎn)該批次產(chǎn)品的流水線是否需要保養(yǎng)或者維修。系統(tǒng)在故障后可以具備一定的自我判斷能力。

3 結(jié)語

本設(shè)計(jì)研究了一種非接觸式的精密球表面缺陷檢測(cè)方法，為實(shí)現(xiàn)軸承行業(yè)此工種的“機(jī)器換人”予以嘗試。本設(shè)計(jì)中涉及到步進(jìn)電機(jī)及相應(yīng)驅(qū)動(dòng)、大量傳感器、外圍按鈕、傳送帶、P蘊(yùn)C和觸摸屏使用。當(dāng)該設(shè)計(jì)完成后，操作人員可以通過觸摸屏控制系統(tǒng)運(yùn)行并讀取系統(tǒng)狀態(tài)，如果觸摸屏失靈還可以通過外圍按鈕控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，保證運(yùn)行可靠性，大量節(jié)約了人力，保證檢測(cè)的客觀性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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