基于机器视觉的微小精密轴承自动检测控制系统设计

摘要

近年来，工业技术发展迅速，微小精密轴承在其中有着非常重要的地位，其质量对生产效率起着关键作用。目前生产轴承的企业多采用人工检测的方法对轴承进行检测，该方法漏检率高、工作量大、效率低，迫切需要一种快速有效的方法来解决轴承检测问题。针对以上问题本文利用机器视觉检测技术对微小精密轴承进行检测分析。
　　本文研究并设计了一种微小精密轴承在线检测系统，能够在很大程度上提高检测效率和精度。P6级轴承检测标准要求尺寸公差为7μm，缺陷精度要求为10μm。根据检测要求，本文对检测精度为5μm的轴承检测系统进行了设计。结合相关资料，设计了检测系统的总体方案。选择了合适的CCD摄像机、镜头和光源等视觉检测硬件，并利用传送带、机械手和电机搭建了传送装置。通过对控制系统的输入点数和输出点数分析，选择了欧姆龙PLC，根据控制系统的总框图对PLC电路和图像采集系统电路进行了设计。规划了程序设计的总体思路，并利用CX-P软件对PLC主程序和各子程序进行了设计。论文根据控制系统的要求对人机界面进行了总体规划，确定了所需要的各个模块以及作用，并利用VB软件对人机界面进行了设计。最后通过OPC技术实现了上下位机的通讯，实现检测系统的总体功能。
　　最后，搭建了检测实验装置，载入编写好的程序，通过对控制系统进行模拟调试和联机调试，在满足各个控制要求的前提下实现了轴承的在线自动检测。通过实际运行，得出实时检测报表，并分析检测系统的总体性能。该系统检测效率为8件/min，识别率达到93.1％以上，能够满足轴承检测标准的要求，实现了轴承在线自动检测的目的，具有操作简单、稳定性好、精确度高等优点。

目录

摘要

1 绪论

1．1 背景意义

1．2 机器视觉简介

1．3 国内外研究现状与发展趋势

1．3．1 国内研究现状

1．3．2 国外研究现状

1．3．3 发展趋势

1．4 研究内容

1．5 本章小结

2 检测系统的方案设计和硬件选型

2．1 微小精密轴承缺陷特征

2．2 检测要求

2．3 检测系统总体方案和原理

2．4 图像采集系统设计和硬件选型

2．4．1 CCD摄像机

2．4．2 CCD镜头

2．4．3 光源

2．4．4 旋转载物台和步进电机驱动器

2．5 磁性开关

2．6 机械手控制方案设计

2．6．1 机械手的控制要求

2．6．2 机械手的结构

2．7 本章小结

3 PLC控制系统电路设计

3．1 可编程控制器(PLC)简介

3．1．1 可编程控制器基本结构

3．1．2 可编程控制器工作原理

3．2 PLC控制方案以及选型

3．2．1 PLC控制方案

3．2．2 I／O端口分配

3．2．3 PLC的选型

3．3 PLC电路设计

3．3．1 PLC控制系统接线原理图

3．3．2 电动旋转台电路原理图

3．3．3 磁性开关接线原理图

3．3．4 CCD相机触发接线原理图

3．4 气缸控制原理图

3．5 本章小结

4 PLC控制程序设计

4．1 PLC程序设计方法和基本步骤

4．1．1 PLC程序设计方法

4．1．2 PLC程序设计基本步骤

4．2 总体程序结构

4．3 初始化程序设计

4．4 手动程序设计

4．4．1 机械手运行手动程序

4．4．2 轴承图像拍摄手动程序

4．5 自动程序设计

4．6 报警程序设计

4．7 程序调试

4．8 本章小结

5 人机界面和上下位机通讯设计

5．2 人机界面功能分析

5．3 人机界面开发平台及语言

5．4 初始化界面和用户登入界面

5．5 手动模块

5．6 主界面自动模块设计

5．7 监控模块

5．8 报警和事件记录模块

5．9 人机界面和PLC的通讯设计

5．9．1 OPC技术概述

5．9．2 OPC技术特点

5．9．3 系统硬件组成和软件配置

5．9．4 CX-P软件设置

5．9．5 FINS GATEWAY软件设置

5．9．6 OPC服务器设置

5．10 系统实现的关键技术

5．11 本章小结

6 系统的运行和调试

6．1 控制系统的运行和调试

6．1．1 检测平台的搭建

6．1．2 控制系统模拟调试

6．1．3 控制系统联机调试

6．2 控制系统性能和检测结果分析

6．3 本章小结

7 结论和展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

声明

附录