开题答辩 PPT

1、课题论证•1.1课题研究的目的与意义为了使企业大幅度提高生产效率，减轻工人的劳动强度，减少人为失误，提高产品质量，节约原材料，以求今后更好的发展，将开发一套微型轴承外圈直径自动检测与分选的系统。课题的目的就是针对我国目前轴承行业的发展现状和要求，研制出价格合理、检测效率高、精度更高、功能更加强大的自动检侧系统，该系统能够自动检测到微型轴承的外圈直径是否合格，最终实现轴承外套圈的自动、高效高精度检测和分级。当前，轴承检测的竞争非常激烈，而许多企业的自动化的程度普遍不高，在轴承的检测方面自动化程度明显不足。由于微型轴承的生产是大批量的，而要求的精度又是相对较高，如果不能实现检测的自动化，检测工作不仅需要大量的人力参与，导致劳动成本的大幅增加，效果却并不一定好。这必将制约企业的发展。所以在微型轴承行业进行自动化检测的技术改造是一项非常迫切的工作。为了应对精密机械制造技术的飞速发展和产品精度的日益提高，更加精密检测装置的设计改进和创新势在必行。一般的轴承检测方法还在用半自动化与手工相结合的阶段，需要大量人力参与，轴承的检测质量也难以保证。本课题在现有轴承自动检测装置的基础上，设计和改进出更加精密化和自动化的检测装置。该系统是应用于生产现场，检测与分选尽可能在零件下线之前完成。同时在满足生产节拍的基础上，这套系统必须是在特定的时间内完成轴承外圈的定位和夹紧、多参数检测和分选、原始数据的存储等多项任务。因此，本系统应该具备较高的响应速度和较强的抗干扰能力，在现场生产的工况下仍能准确地完成预定任务。随着现代科学技术不断发展和工艺水平的提高，对于生产的检测要求也在相应地提高，针对这种趋势，我们设计出来的系统必须具各良好的可扩充性和较强的升级能力，这样才能使本系统有很强的竞争力和适应力。总之，就是要使我们设计的系统具有快速、准确、灵活的特性。1.2国内外研究的现状•（1）国内现状中国正在逐步成为世界的产品制造中心，国外的先进制造技术和测试技术日益冲击着国内的轴承行业。由于在应用技术领域和国外存在的差距，为了满足轴承行业的需要，轴承仪器要跟踪世界先进水平，开发新仪器，改变过去高精度检测仪器或设备只能从国外进口的局面。改革开放以后，生产检测逐步的走向自动化。可是我们许多厂基本还处于半自动化与手工相结合的阶段，需要大量的人力的参与，轴承的检测质量也难以得到保证。目前，我国的各个企业间的竞争日益激烈，轴承行业亦是如此。如何提高产品的质量成了企业在竞争中取胜的关键因素。考虑到加入世贸组织带来的冲击，想要和外国的产品相抗衡，轴承的质量必须有大幅度的提高。这需要投入大量的资金对设备进行改造。在生产条件一定的前提下，通过对轴承进行检测，将轴承区分为合格品、次品、废品等不同的质量等级，也不失为一种提高轴承精度的经济有效的方法。从最初的游标卡尺人工手动测量的原始方法，发展到现在的基于微处理器最新设计的机器状态监测仪器，具备有振动检测，轴承状态分析和红外线温度测量功能。其操作简单，自动指示状态报警，非常适合现场设备运行和维护人员监测设备状态，及时发现问题，保证设备正常可靠运行。简单易用、测试快速、数据可靠、低廉的价格和较高的性价比。应用范围极广，适用于各种工矿企业的现场操作人员，车间级设备巡检人员，点检站点检人员，熟习或不熟习状态监测技术的设备管理人员。但是在科研单位却需要更加精细的检测装置，需要一套机械装置完成，而非仪表形式的，需要保证精度误差。在轴承检测中也可以应用到图像处理技术。2007年，宁波工程学院的陈廉清等对微小轴承的表面质量检测研究有了新的进展。在检测微小轴承无刻印文字表面的缺陷时，首先对轴承端面进行图像采集，分割出密封盖端面，然后再对图像进行分割并提取缺陷的边缘，最后对其进行缺陷分析。将模式识别应用到机械中，可以很好地满足现代制造业对检测的需求，如零件外形尺寸测量、零件的缺陷检查、零件装配、零件的识别等。基于模式识别的轴承在线检测系统利用模式识别的理论对待检轴承进行实时在线检测，最终经识别判断分检出轴承的级别。（2）国外发展情况从国外发展情况来看，有多种用于轴承检测的技术，但主要特点是智能，机械化，计算机自动控制，高效率，无人操作，性价比高等。电子技术的迅速发展为新测量方法的出现提供了强有力的技术支持。传感器技术是一种比较新兴的测量手段，它相当于人的五官，能够接收各种类型的信号，将此信号转化为电信号，供后续部分进行处理。传感器的组成按其定义一般是有敏感元件、变换元件和测量电路三部分组成．除了自源型传感器外，还需外加电源。鉴于传感器的快速和准确性，它已被广泛应用于自动控制领域，并且随着大规模集成电路技术的飞速发展，传感器正朝着集成化、多功能化、智能化的方向发展。微处理器和单片机的出现，为侧控领域的发展提供了更加广阔的空间。借助于ＣＰＵ芯片强大的计算功能和快速性、正确性，出现了各式各样的智能仪表，正在逐步改变人为标准的历史，使人能够从观察指针读数等繁重的工作中解脱出来。既然出现了智能仪器，那么测量的方式也将发生变化，由传统的测童变成智能检测。所谓智能仪器，应包含测量、检测、故障诊断、信息处理和决策输出等多项内容，具有比传统的“测量”远远丰富的范畴，是检测设备模拟人类专家信息综合处理能力的结晶。二十多年前，美国国家仪器公司（ＮＤ率先提出虚拟仪器的概念。所谓虚拟仪器，就是在通用计算机平台上，用户根据自己的需求来定义和设计仪器的测试功能，其实质是将传统仪器硬件和计算机软件技术充分结合起来，以实现并扩展传统仪器的功能。ＮＪ的新产品——基于Ｇ语言的开发环境LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench—－实验室虚拟仪器工程平台），是目前国际上应用最广的虚拟仪器开发环境之一，主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域，并适用于WindowsXP/WindowsNTMacintosh，UNIX等多种不同的操作系统平台。LabVIEW采用功能强大的图形化语言（Ｇ语言）编程，面向测试工程师，而非专业程序员，编程非常方便，人机交互界面直观友好，具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力等特点。与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比、可操作性等方面均具有明显的技术优势,若把该理念用于微型轴承外圈直径自动检测的装置上，工作效率将大大提高。综上所述与实现特定功能的同类测试仪器而言，国内与国外的名牌企业在产品的可靠性、长期稳定性，甚至是加工质量、零部件的可互换性和造型方面等都存在着较大的差异。如何迅速和有效地提高或改善这些不足，关系着产品的综合质量和实际使用寿命，甚至直接关系着企业自身的形象。要想在国外同类企业对国内市场的冲击下很好地进行生存，必须做到未雨绸缪，使自己的产品无论在产品制造质量方面，还是在测试可靠性、稳定性方面都能达到标准或接近规范。产品的可靠性是产品质量的一个重要组成部分。产品可靠性赋予产品一定的功能和功能参数，如工作精度、工作寿命、机械和运动特性、动力特性等。如果不能保证这些功能参数的有效维持，也就不能相应保证产品的综合质量。研发或设计测试仪器必须把可靠性设计列入重要的范畴，包括产品的固有可靠性(如材料、结构等)和使用可靠性(如人为误差和环境适应性等)都要通盘考虑。产品可靠性低、故障多，不仅维修费用会成倍地增加，而且影响生产进行和经济效益，甚至直接影响企业的自身形象和产品的市场占有率。•轴承测试仪器的可靠性无论对于传统仪器，还是对于智能化仪器方面都是存在的，特别是对于智能化仪器影响更大，出现的问题也更多。一方面，传统仪器属于早年开发出的产品，产品的可靠性设计经过几十年的发展已经日趋成熟，后来的改进也只是微小的改动，且经过多次的实验和校准，而智能化仪器在国内从出现到发展也只有很短的时间，更新速度又快，因此更容易出现可靠性设计缺陷;另一方面，智能化仪器涉及的领域较多，在对各方面(如机械、电气、传感器等)进行单独可靠性设计的同时，又存在着兼容和通配方面的可靠性设计。•在国内轴承行业检测技术领域可靠性设计方面，普遍存在着设计与制造脱节的现象，出现问题的原因一方面与加工、工艺、管理和检查人员有关，另一方面与精密加工设备有关。只有综合改善这些现象并进行规范化管理，才能逐步杜绝这些不应有的现象。1.3课题研究的内容、总体方案及技术路线、进度安排等方案如下：•方案一•如图1所示：具有自动送料，自动检测功能，执行机构均为气缸，可靠且无污染。（软件通过ＩＯ卡控制继电器开断，从而控制气缸的动作。当动作进行到加压气缸将待测轴承顶到旋转轴上的时候，测头由气缸驱动下移，顶在轴承的外圈，使得轴承外圈不动，内圈旋转，在等待一定时间后，计算机进入信息采集程序模块。在计算机采样的过程中，所有的气缸都处于静止状态，以免振动对轴承的检测带来影响。•主要工作流程：首先由传送带带动要测试的轴承，计算机读取有料信号，判断有料，由送料气自缸推紧送料，计算机读取送料气缸到位信号，到位则送出翻身气缸动作信号，翻身缸将轴承送上导轨，杆下移，右移，将待测轴承送到A区工位，推送气缸推送轴承上轴，测头下压，进入测量程序，测量完毕后推送轴承退位，杆右移，进入去废工序，计算机根据轴承振动信号程序处之后得到的轴承合格与否来控制去废气缸，如果合格，则翻身气缸将轴承翻转180度以后，进入B区进行与A区工序类似的过程。在测试过程中，线上最多同时可以有6个轴承在各自工位，这六个工位分别是送料工位，A区待测式位，A区去废工位，翻身工位，B区待测工位，B区去废工位。经过上述工序，如果轴承还在线上则进入合格品区存放。方案二如图2：自动检测装置由自动上料装置、输送机、机械手三大部分组成。轴承由上料机构沿上料机送至输送带上。输送带将微型轴承输送至机械手所在位置，机械手开始动作，抓取微型轴承，然后伸向电涡流式传感器所在的部位，电涡流式传感器对轴承进行自动检测，数据将会显示在机械手控制系统部分的显示器上。然后处理相关数据，计算机自动分析数据是否合格，若合格则经传送带运输到成品区，否则放到次品区域。•其中：上料装置的作用是实现轴承的自动上料，这里用一个回转隔离器来实现，利用回转隔离器的旋转将轴承拨送到传送带上，回转隔离器是间歇运动的，当传送带停止以方便机械手抓取轴承的时候，上料装置转动90度角，将轴承运输到带上，整个过程利用控制来实现，所用的电动机是步进电机。带式输送机与其它类型的输送设备相比，具有优良的性能，在连续的情况下能连续运输，生产率高，运行平稳可靠，输送连续均匀，工作过程中噪声小，结构简单，能量消耗小，运行维护费用低，维修方便，易于实现自动控制及确定方操作等优点，因此，我们选用带式输送机。传感器，金属导体置于变化着的磁场中，导体内就会产生感应电流，所以在检测轴承时，我们可以选用电涡流传感器。机械手，输送机与回转隔离器的运动是通过单片机的控制来实现的，回转隔离器检测到有料时运转90度，将料传送到输送带上，输送带间隔运动，在机械手的中心线位置有一个传感器，当轴承的中心线与机械手的中心线重合时，输送带停止4s,机械手进行伸缩与抓取运动，将其输送到涡流传感器位置进行检测，检测完毕后机械手将轴承输送到初始位置，机械手返回原来状态。•两种方案，工作效率、定位精度兼优。一方案，结构较复杂，运用的汽缸较多，不适宜一般场合使用，而且成本高；而第二种方案，结构简单明了，性价比好，功能齐全。所以相比较之下，选第二种方案较好。1.4注意存在的问题•（1）、上料装置与传送装置的配合，时间精度如何确定；•（2）、机械手如何与传感器相联系；•（3）、怎样实现4S一节拍，和各个装置的配合，时间分配；•（4）、自动控制部分采用哪类软件较好，如PLC，C语言程序等；1.5时间安排•（1）3月25日至4月5日，完成开题报告和实际调查以及数据整理工作。•（2）4月8日至5月31日，完成模具各个部分零件设计及最后的装配。•（3）6月3日至6月7日，完成外文资料的翻译工作。•（4）6月10至6月21日，撰写毕业论文。•（5）6月24日，整理文件答辩。