課程設計--滾珠直徑測試機構

1、<p>　　檢測理論與應用課程設計</p><p>　　題 目 滾珠直徑測試機構 </p><p>　　學院(部) 工業(yè)制造學院 　 </p><p>　　專 業(yè) 測控技術與儀器 　 </p>

2、<p>　　學生姓名 　 </p><p>　　學號 年級 11級2班 </p><p>　　指導教師 職稱 副教授 　 </p><p>　　2013 年 12 月 16 日</p><p>

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

4、　　電感傳感器……………………………………………………………………………..5</p><p>　　基本結構………………………………………………………………………. 5</p><p>　　工作原理……………………………………………………………………….6</p><p>　　總體設計…………………………………………………………………………………7</p>

5、;<p>　　機械控制部分設計………………………………………………………………….9</p><p>　　動力機構設計………………………………………………………………..9</p><p>　　自動測量裝置的設計…………………………………………………….9</p><p>　　自動分選裝置的設計……………………………………………………10</p&

6、gt;<p>　　六、電氣測量部分設計………………………………………………………………….10</p><p>　　七、設計小結……………………………………………………………………………….14</p><p>　　八、參考文獻……………………………………………………………………………….15</p><p><b>　　設計目的</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、結構緊湊、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接近于0；對于大沖擊、重負荷環(huán)境，應選用游隙較大的軸承；對于運轉(zhuǎn)精度高、音響要求高的，應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。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系到各種工具的使用壽命和危險系數(shù)等。</p><p><b>　　設計思路</b>&l

11、t;/p><p>　　本設計利用氣壓傳動裝置將滾珠送到相應的測試工作臺，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)定和重復性好等優(yōu)點。將信號通過設計好的調(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，設計不同類型的滾珠分

14、選機，設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計的首要任務之一，下面結合現(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用的傳感器。光電傳感器結構簡單、體積小、測量精度高、測量結果準確可靠、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)線或設備維修都具有極大的應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，儀器結構簡單，價格較高，但測量精度高，用潛力。</p><p>　　在測量技術中，電感傳感器廣泛應用于加速度、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>　　基本結構</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。假設起始位置氣隙為 ，

20、對應的初始電感為 ，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可以看出導電材料（如鋼板）接近激勵端時的磁場效應，變化的磁場導致傳感器線圈的阻抗發(fā)生變化。</p><p>　　傳感器線圈構成變壓器初級繞組，金屬板構成短路次級繞組，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，可得出以下結論：</p><p>　　綜上所述，當有導材料接近傳感器時，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電材料被測物體。</p><p><b>

23、　　總體設計</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，應予保留，超出此范圍即為次品，應予剔除，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>　　機械控制部分設計</b></p><p><b>　　1、動力機構設計</b></p><p>　　鑒于設計要求能夠連續(xù)精密的測量滾珠直徑，即要求動力機構能不斷給測量機構傳動滾珠，這種傳動機構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，機構設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)機構的設計，我們所選擇的型號為EMAL—U20×50。</p><p>　　2、自動測量裝置的設計</p><p>　?、賯鞲衅靼惭b：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，且安裝完畢之后應用標準滾珠對其進行校零。同時安裝時應注意傳感器探頭位移應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計要求。安裝時要保證其表面與傳感器探頭表面平行。</p><p>　　③軟件部分：反復采樣，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，開關的長度C大于滾道寬度B，關系約為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1擋住，順勢流向分道1，開關1的打開時間由繼電器控制。然后開關1復位(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>　　測量部分設計電

31、氣</b></p><p><b>　　信號拾取模塊</b></p><p>　　本設計考慮到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)碼管將結果顯示出來。</p><p>　　集成A/D轉(zhuǎn)換器品種繁多，選用時應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)中有著廣泛的應用。</p><p>　　為了直觀的顯示滾珠分選的結果，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雜控制應用場合[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>　　該設備屬于精密測量

42、儀器，測量的精確性是測量結果的保證。設備結構設計是為了滿足用戶使用功能要求，而誤差分析是對設備結構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致測量結果與真實結果的差異，因此，對其進行誤差分析不僅有利于測量設備的安裝調(diào)試，也能驗證設備結構設計的合理性。另外，測量環(huán)境對測量結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)生的誤差對測量結果的影響進行評價，同時對測量結果產(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，不同的設備有不同的分析方式[14]。分類的根據(jù)是取決于設備的結構形式以及使用環(huán)境，本文將結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果與同一待測量的大量重復測量的平均結果之差。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)學推理來判斷其對測量結果的影響大小，從而找到減小該誤差對測量結果影響

46、的解決方案。本設備中產(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，就會導致測

47、量后的值產(chǎn)生偏差，對測量結果不利。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，取測量結果平均值，使測量結果接近真實值，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>　?。?）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>　　設計小結</b></p><p>　　該設計系統(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>　　通過本次設計我復習了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)設計和工作打下良好的基礎。</p><p>　　由于時間比較緊迫和需要準備考試，這次的設計還很不完善，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)設計一定要解決這些方面

54、，做一份更加完善的課程設計。</p><p>　　本設計在總結現(xiàn)階段滾珠分選方式的優(yōu)缺點的基礎上，提出了一種利用CCD激光傳感器測量滾珠直徑的測量方式。在設計思路上采用了模塊化的設計思路，便于產(chǎn)品更新?lián)Q代，使其具備了更強的適應能力。在設計中，采用半導體激光器作為發(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，對可能產(chǎn)生的誤差值進行量化，并對會影響到測量結果的誤差提出控制手段和解決方案。</p><p>　　本設計主要得出如下研究結果：</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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