毕业设计(论文)-带钢表面检测装置的设计(全套图纸)(31页).docx
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1、-毕业设计(论文)-带钢表面检测装置的设计(全套图纸)-第 31 页武汉科技大学本科毕业设计摘 要表面质量的好坏是带钢的一项重要指标,随着科学技术的不断发展,后续加工工业对带钢的表面质量要求越来越高。如何检测出带钢表面缺陷并加以控制,引起带钢生产企业的高度关注。随着计算机视觉技术的发展和计算机性能的不断提高,由带钢图像在线检测其表面质量己成为国内外学者研究的热点课题。带钢检测机的精度要求很高,相比传统的手工测量方法,采用准确检测系统可极大地降低人的劳动强度,提高检测效率,并能大大地减少检测出错率。带钢综合检测平台的设计由机械机构设计、相机和光源的调整装置的设计计算和结构的强度校核三部分组成。介
2、绍了检测平台机械机构的设计,提出了带钢综合检测平台总体方案设计及论证;对导轨平台、相机、光源、机架的设计及工作台的安装进行了重点分析;对于非常重要的机架的受力情况及相机光源的位置调整作了比较详细的计算和分析;在调试过程中遇到的问题及所作的改进在这里也有一定的说明。关键词: 带钢;表面检测;机构设计全套图纸加153893706I武汉科技大学本科毕业设计AbstractStrip detection machine accuracy requirement is high, compared to the traditional manual method, the accurate detect
3、ion system can reduce the labor intensity, improve the detection efficiency, and can greatly reduce the error detection rate greatly. The design of the integrated detection platform of the strip is composed of three parts, the design of the mechanical mechanism, the adjustment device of the camera a
4、nd the light source, and the design calculation of the light source adjustment device, and the intensity of the structure. The mechanical mechanism of the testing platform is designed. The proposed strip of comprehensive testing platform for overall program design and verification; installed on the
5、rail platform, camera, light source, and the framework design and the work table are analyzed; to adjust the position of the very important frame force and camera light source made more detailed calculation and analysis; in the debugging problems encountered in the process and improvement of here al
6、so is explained.Surface quality is one of the most important quality parameters for steel strip, with the development of technology,which get mole and more connectional from the follow-up industryThe iron and steel corporation pay more and more attention on how to detect and control the defects of s
7、urface in steel stripWith the improvement of the computer-vision and computer capacity,automatic surface detection in steel strip based on image has attracted more attentionKeywords:Strip;surface inspection;mechanism designII武汉科技大学本科毕业设计目录摘 要.IAbstract.II1绪论.11.2研究背景和意义.31.3国内外发展现状.51.3.1国内发展现状.51.3
8、.2国外发展现状.51.4研究方法.72总体设计.82.1带钢检测平台设计的任务及要求.82.2带钢检测平台总体设计方案.82.2.1总体结构设计.82.2.2控制部分设计.112.3相机光源的选型.122.3.1光源相机选择.122.4该种设计的特点.133相关机械部件的设计、分析.153.1工作平台及导轨设计.153.1.1工作平台及导轨设计导轨设计要求.153.1.2平台导轨设计方案讨论.153.2检测平台的投料装置、出料装置设计.163.3工作台安装设计.164.1梁的强度校核.184.2螺栓螺母的强度校核.194.3蜗轮蜗杆组强度校核.214.4光源相机位置确定.23结束语.26参考
9、文献.27致谢.28III武汉科技大学本科毕业设计1 绪论1.1 带钢生产现状板带钢按厚度可分为厚板、薄板和极薄带钢三大类。我国将厚度为 60ram 的钢 板称为特厚板,20-60ram 的钢板称为厚板,4.020mm 的钢板称为中板,1.24.0mm 的钢板称为薄板,其中 0.212mm 又称为超薄板带,小于 0.2mm 的钢板称为极薄 板带材,也称箔材。作为钢铁工业的主要产品之一,带钢已成为汽车、造船,机械 制造、航空航天等行业重要的原材料。近几年来,由于汽车、造船等相关行业的快 速发展和带钢连铸连轧与各种新工艺的不断涌现,其产能日益增大。1999 年我国宽 带钢(含热、冷轧板卷,涂镀层商
10、品板卷)产量 1722 万吨,2002 年产量为 2170 万吨,3年增长了 26。宽度小于 600mm 的窄带钢 1999 年产量仅为 675 万吨(其 中 10冷轧窄带),2002 年产量为 1710 万吨,三年增长了 1530or“。2004 年我国板带材产量为 10350 万吨,2005 年达到了 14314 万吨,产量增长了 38.3。随着科学技术的进步,后续加工工业正向高速度、高精度和自动化方向发展。为了发挥自动化作业线生产稳定、材料利用率高、产品一致性好、成本低的优势,必然要求原材料的化学成分均匀、机械性能一致、尺寸公差小、表面质量好。因此在带钢生产规模和产量日益扩大的同时,其表
11、面质量也必然会受到越来越多的关注。“十五”期间,我国板带钢主要是利用国家贴息技改的政策,重点解决冷轧薄 板、热轧薄板、轿车用板、镀锌板、镀锡扳、不锈钢板、集装箱用板、家电用板、冷轧硅钢片等短缺品种。目前我国宝钢、首钢、鞍钢、马钢、唐钢等钢铁企业都在建设新的带钢生产线,邯钢、南钢、武钢、安钢、宣钢等也在规划建设带钢生产线。如果所有轧机全部建成,产能得到发挥,则带钢产量将很可观。我国许多研究单位、企业和高校联合攻关,投入大量的人力、物力、资金进行带钢产品质量提高、生产新工艺开发和轧制过程控制等方面的研究,并取得了一系列成果。然而到目前为止,在带钢产品的表面质量控制和检测方面还存在不少问题,由于原料
12、和轧制工艺等原因经常导致带钢表面出现划痕、擦伤、粘结、结疤、辊印等表面缺陷,并且对这些缺陷的检出能力明显不足,需要采取措施进一步提高和完善生产工艺与检测能力。1.2 综述电子检测技术越来越多地融入机械工程领域使得机械产品的性能和控制方式发生了翻天覆地的变化,并且极大的降低了成本、简化了结构。该带钢检测平台正是这两者的有机统一体。作为现代检测设备,激光测量、离子筛测量等非接触式测量方法无疑在精度方面更有它的优势,但高额的成本使得中小批量测量显得既不经济又不实用。而该带钢检测平台采用的是手动蜗轮蜗杆传动、探头非接触式测量,并且采用流1武汉科技大学本科毕业设计水线工作方式,是一种经济、实用的检测设备
13、。这也是我们研究开发的原因。(1)检测原理设轧制带钢速度为,在钢板的上下表面各安置一套检测装置(图 1.1),在平行于钢板表面且垂直于速度方向处放置一个高强度线光源,光源经过聚焦光学系统照亮钢板表面。根据表面主要缺陷特点可将缺陷检测到(捕捉和识别反光缺陷,如锈蚀、重皮等;捕捉和识别发散光缺陷,如划痕、裂纹及其它表面破损状态),因此在光源区域放置线阵 CCD 进行捕捉。将线阵 CCD 横向置于钢板上方进行钢板横向扫描,采用光学镜头将钢板某行表面成像在线阵 CCD 上,完成一维扫描,钢板运行完成另一维扫描,从而构成二维图象。在此不采用面阵 CCD 的原因为对于速度较高的板材,无法实现实时在线处理。
14、面阵 CCD 的分辨率和视场限制了宽度方向的检测分辨力。相机光源轧制带钢图 1.1 检测原理图带钢表面缺陷在线检测装置由两大重要部分组成。第一部分是光源-摄像系统,检测产品尺寸、产品质量和所有决定产品质量和生产过程质量的表面缺陷;第二部分是机架系统,调整检测带钢的过程可以顺利进行,避免出现带钢的卡顿,轨道的平滑也大大提高了工作效率。(2)光源光源照明的设计目的是在钢板表面得到一条宽度适当、照度足够的均匀光带,考虑到钢板的宽度、材质和缺陷表面特性的差异,用于检测带钢表面缺陷的光源和光控系统应能满足下列要求:可以调节光的照度以提高图像质量;结构紧凑,以便安装在有限的空间内,不仅能按照生产线速度,而
15、且能根据产品表面的光洁度来调节光的照度。实验室试验表明,当带钢线速度达到 900m/min 以上时,常规高强度萤光管最高输出功率下的最好分辨率为 4mm。为了提高分辨率,必须提高光源等级,以便缩短曝光时间。试验还表明,在额定线速度为 900m.min 时,为使分辨率达到 2mm,需要将光线输出强度增加 2.6 倍以上。(3)光源的设计根据实际情况,选用一种高频荧光灯作为光源,这种荧光灯有一条窄缝不涂荧光2武汉科技大学本科毕业设计粉,由荧光管发射出的光线从窄缝中射出时不必穿过另一层荧光粉,从而使窄缝区的照明效果更好。为了进一步提高从窄缝中射出的光线强度,需要加一个集光器件,减少荧光管射出的光线散
16、布面积,实现高强度宽视场的均匀照明。(4)光源控制器光源控制器是用来控制光源照度的。在实际生产中,带钢线速度经常发生变化,光源所发出的能量也必须做出相应的变化,使摄像系统所获得的图像质量(包括明暗程度、反差和分辨率)保持不变。对光源控制器的要求是能够适应加速度为10m/s的速度变化。控制系统的设计是线性的,所以当图像处理器要求有一个特定的照度时,就可以在下一次摄像机扫描过程中准确地达到该照度。(5)摄像系统摄像系统应该能够检测全部产品,能够在最高的生产速度下以高灵敏度来检测低对比度的表面缺陷,并且具有很高的扫描速率。该系统由下列几部分组成:图像采集;图像分离;图像分析和图像标识。(6)图像采集
17、所采用的 CCD(电荷耦合器件)摄像机含有一个 2048 元素的线性阵列。安装在生产线上方的一定高度处。这个高度是带钢最大宽度的函数,并考虑到中心线本身的偏差、带钢和中心线的偏差及摄像机镜头的设置情况。将检测点定位在一根检测辊上,以保持一条稳定的通行线并排除一切可能出现的看得见的带钢波动现象。用 CCD 摄像机拍摄到材料反光性能的变化,这种变化由表面缺陷所造成,将此变化以数字信号的形式馈送到图像处理器中。摄像机的扫描速率应该和生产线的速度同步变化,用一台测速发电机来实现此同步控制,以保持图像分辨率不发生变化,从而保持缺陷的外观比不变。(7)图像标识图像标识就是给一种特定缺陷命名,这是通过在硬件
18、上对所抽取出的特征组和各个存贮在数据库内的特征组进行高速比较来完成的。比较过程可能确定出一个完全相符的缺陷名称(标识),也可能确定出可供使用的最好匹配,即最相近的缺陷名称。为达到这一目的,关键是要有一个经过良好示教的数据库。此数据库中设有许多数据通道(最多可以用到 128 个),每个通道代表一类缺陷。为了有效地确定每个通道的上限和下限,或者说为了准确地划定每类缺陷的界限,要用许多例子对数据进行示教。1.2 研究背景和意义本文介绍的带钢检测平台研究工作是非常有意义的。带钢表面质量的优劣将直接影响其最终产品的性能和质量,在激烈的市场竞争条件下,良好的表面质量不仅是企业形象的标志,而且是赢得市场的前
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