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1、 目 录摘 要.IAbstract.1 绪论.1 1.1 本课题研究的目的和意义 .1 1.2 本课题研究的背景.1 2 总体方案设计.5 2.1 相关参数.5 2.2 检测方案设计.53 检测及设计.7 3.1测量装置机械结构设计.7 3.2 计算选型.7 4 检测机系统设计.13 4.1 控制系统方案设计.13 4.2 管材直线度检测机控制系统原理图设计.13 4.3 系统工作流程图.14 4.4 控制系统的硬件选型.15 4.5 控制箱设计.18 5 PLC控制系统设计.,.20 5.1 PLC的I/O资源配置.20 5.2 PLC电器控制原理图.20 6 软件系统设计.25 6.1 程
2、序流程图设计.25 6.2 PLC程序编写.277 结论.33致 谢.34献参考文.35 文献综述.36 摘要 近年来，世界各个国家对直线度测量技术的发展高对重视，随着科技水平不断提高，现有的测量技术还不满足于生产生活的要求。针对管材直线度检测的需要，本文论述了管材直线度检测机机械结构的设计和控制系统的方案设计。本文对已有的各种检测方法进行了分析和比较，确定了基于数字图像处理的视觉传感器检测法，通过视觉传感器发出的激光面与管材形成的截面进行摄像，通过图像模拟得到圆心数据，多次采集后将数据传输给计算机，通过计算机对多个得到的圆心数据处理即可得到管材的直线度误差。本检测系统能够达到的技术指标为，测
3、量管材长度为4m，直径为10mm到40mm，直线度误差小于0.02mm。关键词： 管材 直线度 机械结构 控制系统 Abstract In recent years, countries around the world for straightness measurement techniques for the development of high importance, as technology has improved continuously, existing measurement techniques do not meet the production demands o
4、f life.For pipe straightness testing needs, this article discusses the pipe straightness testing machine mechanical structure design and control system design. In this paper, various existing detection methods are analyzed and compared, determined based on digital image processing vision sensor dete
5、ction method,by visual sensor laser surface and cross section of pipe forming from the camera,simulated data through the image center,data collected will be repeatedly transmitted to the computer,obtained through the computer for multiple data processing center can get the pipe straightness errors.
6、This test system can meet the technical indicators, measuring pipe length 4m, a diameter of 10mm to 40mm, straightness error of less than 0.02mm.Key words: pipe straightness mechanical structure control syste. 1 绪论1.1 本课题研究的目的本课题研究的目的在于设计一个管材直线度检测机，完成检测机结构及系统设计。本课题的目的在于，设计一种直线度测量仪，在满足精确性和经济性要求的前提下，实
7、现钢管轴线直线度的测量，为钢管轴线直线度的测量提供一种高效准确的测量仪，从而提高实际测量的工作效率和准确性。1.2 本课题研究的背景 1.2.1本课题研究的意义 钢管是应用最广泛的钢材品种,它的质量直接影响到经济效益及人员的生命安全。大口径钢管广泛应用于冶金、石油及化工等行业，它的质量关系到工业设备的安全。由于铸造、加工、自重以及使用中的碰撞、温度变化等原因造成钢管的塑性变形而形成不可恢复的弯曲.对于钢管的使用是有影响的。为了随时了解钢管的状态,必须定期检测其直线度从而决定其是否可继续使用或送修。 直线度误差测量是几何计量领域中的一个基本测量项目，它是平面度、平行度、垂直度、同轴度等测量项目的
8、基础，因而历来受到世界各国计量学领域学者的重视。直线度误差也是机械制造业中的一个非常重要的内容，它对产品零部件的性能具有决定性的影响。直线度误差与尺寸精度、圆度、粗糙度被称为影响产品质量的四大因素。但是从目前几何量领域的情况来看。直线度误差测量的技术水平已落后于其他三个项目。如尺寸精度和粗糙度已达到纳米级水平，且不断出现新技术，新成果。圆度测量在近几年业得到飞速发展，尤其是随着高精度的误差分离转台和各种误差分离技术的成功应用，测量精度已达到的水平，直线度误差测量水平目前较低。相比之下，直线度误差的测量落后至少一个数量级，这与几何计量领域的发展与产品质量的要求是不相适应的，因此有必要探测各种新方
9、法。 1.2.2直线度检测方法 纵观世界对直线度误差的测量方法，可总结归纳为如下两大类。无直线基准测量和有直线测量基准。无直线基准测量法：是指被测对象直线度的测量不是与某种直线基准进行比较,而是沿被测表面以线值测量的方法,得到被测表面上各采样点的偏差值,然后经数据处理得到被测对象的直线度误差值。无直线基准测量主要采用误差分离法。所谓误差分离法是指从测量结果中将标准量的误差和被测量的误差分离开来,从而提高测量精度和测量效率。按照信息获得的途径不同,无直线基准测量法又可分为反向法、错位法和多测头法。反向法是将被测零件进行两次安装,并分别进行两次测量,两次安装的位置正好反向,经数据处理求出被测零件的
10、直线度误差。根据采用的直尺的数量,又可分为单尺法,双尺法和三尺法。 移位法是通过被测零件的起始测量位置的变动进行两次测量,即第1次测量后,被测件向前平移一跨距,再进行第2次测量,经数据处理可消除测量基准本身的直线的误差,求出被测件的直线度误 多测头法也叫多测点法,如图1.1所示。在测量架上安装多个测头(A, B ) ,然后以测头间距(L )为步长逐次测量,各次测量的首尾端点相接,并记录下每个测头的读数,然后通过数据处理进行误差分析,可同时得到被测表面的直线度和测量架的直线度偏差线。 图1.1 多测头法测直线度原理图 有直线基准测量:直线基准测量法是直接采用一定的直线基础 ,并以此基准来检测被测表面的直线度偏差(线差或角度值) ,从而获得被测表面的直线度误差值。所采用的直线基准通常有三种:实物基准、重力水平基准和光线基准 光隙法是用刀口尺作为理想直线测量直线度
