带钢表面检测装置的设计论文【毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您CAD图纸，Q号交流197216396或11970985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IAbstractStrip detection machine accuracy requirement is high, compared to the traditionalmanual method, the accurate detection system can reduce the labor intensity, improvethe detection efficiency, and can greatly reduce the error detection rate greatly. Thedesign of the integrated detection platform of the strip is composed of three parts, thedesign of the mechanical mechanism, the adjustment device of the camera and the lightsource, and the design calculation of the light source adjustment device, and the intensityof the structure. The mechanical mechanism of the testing platform is designed. Theproposed strip of comprehensive testing platform for overall program design andverification; installed on the rail platform, camera, light source, and the frameworkdesign and the work table are analyzed; to adjust the position of the very importantframe force and camera light source made more detailed calculation and analysis; in thedebugging problems encountered in the process and improvement of here also isexplained.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 thefollow-up industryThe iron and steel corporation pay more and more attention on howto detect and control the defects of surface in steel stripWith the improvement of thecomputer-vision and computer capacity,automatic surface detection in steel strip basedon image has attracted more attentionKeywords:Strip;surface inspection;mechanism designII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.51.3.2 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.26参考文献.27致谢.28III1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 年我国宽板的板制速带钢(含热、冷轧板卷，涂镀层商品板卷)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水线工作方式，是一种经济、实用的检测设备。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。面阵 CC D 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）图像采集所采用的 CC D(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提条件。目前,国内钢铁企业大部分通常采用人工目视抽检和频闪光检测等方法进行表面质量检测, 经过3武汉科技大学本科毕业设计概率计算并参考检测员的经验数据形成带卷的综合质量评估。这些方法工作量大，费工费时，人的肉眼也容易产生疲劳, 影响检测质量；有时表面缺陷十分微小，不易被肉眼发现，造成漏检现象，从而造成整批卷的降级或报废。用户经常提出质量异议甚至退货,使钢厂蒙受巨大的经济和信誉损失。鉴于这种情况,人们正千方百计地开发在线表面缺陷检测仪表。为实现在线检测并保证必要的检测精度,从而保证质量和高稳定度运行,减轻操作人员劳动强度,必须开发一种全新的在线检测技术,以便实现下列目标:(1)实现均衡稳定的质量控制;(2)采用可编程序的质量控制策略,以便根据不同的质量标准所规定的不同验带钢表面缺陷检测的意义：（1）解决抽检率低，不能真实可靠地反映带钢表面的质量状况，能检测到尤其是对于轧制过程中产生的大量非周期缺陷。（2）避免检测的不一致性、科学性.主要依赖检测人员的主观判断，由于不同质检人员经验水平不同，对同一缺陷会得出不同的判断，导致缺陷种类、级别不准，从而检测了检测的可信度。（3）降低了检测环境恶劣枯燥，对人的身心危害很大，检测人员的劳动强度大，极易疲乏，容易造成误判和漏检的问题。（4）解决前期工序中不能检测出某些严重的表面缺陷，不引入后续工序，避免整批带卷的重加工甚至报废。（5）提高产品售后服务水平。由于产品质量检查全凭人眼，没有产品全部长度的缺陷状况资料，因此产品质量等级不精确，售后服务困难。因 此 ，表 面质量检测己经成为带钢生产企业提高产品质量和产量的瓶颈。实现对带钢表面缺陷进行非人工的连续准确的检测、缺陷分类和记录，并加以实时控制，对于提高生产效率和产品质量，从而提高企业竞争力将起到非常积极的作用。具体来说，实现带钢表面缺陷准确的检测具有如下意义:（1）改进轧制过程，提高生产质量.从检测信息中提取和挖掘出对生产和销售有用的信息，对评估产品质量有着极强的说服力。利用缺陷信息还可以分析缺陷产生原因，及时有效地排除异常情况，改进轧制和生产过程，从而真正制造出合格的产品。（2）减少贸易争执，维护企业信誉。国内钢铁企业的带钢产品因表面质量问题而被索赔，进而导致商务纠纷的事件近年来时有发生，给企业造成了很大的经济损失，也使企业形象受到严重伤害。因此，实现带钢表面缺陷自动检测，提高产品表面质量，为用户提供优质的带钢产品，不仅仅是减少赔偿、减少浪费的问题，而是维护企业形象和信誉的重大问题。目前由 于受带钢生产线的实际情况、经费和技术力量所限，国内带钢表面缺陷检测的研究起步晚，并且进展缓慢。国外一些大型钢铁企业和研究院所投入大量的人力和资金，在带钢表面缺陷检测技术研究和检测装置开发方面已经取得了较大的进展。带钢表面缺陷检测设备的生产实际应用已使某些企业带钢产品的质量得到了极大提高，经营利润大大增加。如韩国浦项制铁公司的冷轧钢板表面缺陷4武汉科技大学本科毕业设计检测系统，可以在轧制速度为5111八的情况下，检测最小尺寸为0.srnlx0.51llll的钢板孔洞、鳞皮、表面分层等表面缺陷，极大的提高了其带钢产品的质量。而国内采用带钢表面缺陷检测装置的厂家极少。收等级来进行质量分级;(3)根据不同用户的不同要求,给他们发送符合他们质量等级要求的产品。1.3国内外发展现状1.3.1国内发展现状年份2004年2006年2006年2007年2007年2008年2009年表 1.1 国内发展现状发展现状宝钢1420酸轧机组孔洞检测系统研发成功，投运至今后续连退机组未发生断带事故。宁波宝新不锈钢酸洗出口孔洞检测系统上线，有效提高作为汽车排气管用钢的成品质量控制。宝钢1550轧机出口多功能检测系统研发成功。宝钢冷轧薄板厂1220轧机出口孔洞检测系统上线。宝钢2030轧机多功能检测系统上线。梅钢1420轧机多功能检测系统上线。不锈钢碳钢冷轧轧机多功能检测系统上线1.3.2国外发展现状1968年在美国钢铁协会(Als)的资助下，meetinghouses和Eastman公司提出了各自的系统解决方案，其中westing-ho嫂系统采用线阵CCD摄像机和高强度的线光源监视运动带钢表面，在最高带速和最大带宽下17minx2.3Inm 的横、纵向缺陷分辨率。与此同时，意大利centesimal po-material公司在欧洲煤钢联营伍(csc) 的资助下，研制出用于不锈钢表面检测的实验样机，该系统的特点是 可同时进行带钢上下表面的自动:检测，通过设置边部检测摄像机可以进行带钢自动宽度测量和孔洞检测，但是其可识别的缺陷相对较少，并且不具备对周期性缺陷的检出能力。意大利parsley公司开发成功的CCD带钢表面缺陷检测系统，当采用一个2596个像素的线阵CCD摄像机时，它的最大扫描速度为7716次角，对1300min宽的带钢，移动速度最高为4耐5时，分辨率0SInlnxo.5nun ;当采用一个1728像素的线性CCD摄像机扫描速度为1100次角，对移动速度为10n口5、170011111宽的带钢，其检测分辨率约5武汉科技大学本科毕业设计1OlUnxl.mm，该系统用计算机将采集的数据与一个有预置程序的缺陷数据库进行比较，从而判断出缺陷的种类和性质。缺陷图像可以进行缩放、平移、滚动、增强反差、增添色彩，还具有通信和打印等功能。荷兰Hog ovens钢铁公司热轧生产线投入试运行plectron。System- Es系统能在热连轧的恶劣环境和高带速下，实时地提供高清晰度的带钢上下两表面无遗漏的缺陷图像，其在最大带宽和最高带速下具有1.02nu-03Inm 的横纵向检测分辨率。EES系统具有突出的实用性能，采用双总线结构，即VME总线和高速数据总线。其中，VME总线支持指令、控制和低速数据，高速数据总线提供高速数据的传输。ES系统中最有成效的研究工作在于对环境的有效适应能力:通过在摄像机前端安装滤光片，可有效滤除热态带钢表面辐射出的红外光对检测光学系统的千扰;对CCD摄像机进行了循环水冷却，并对照明光源采取了通风散热措施:为彻底消除带钢辐射热对检测系统前端装置的直接影响，在距离F7精轧机架出口侧12m处单独设置一个密闭的现场仪表总站，并将CCD摄像机和照明光源安装于总站内部;在该仪表站下方设置了多个空气喷嘴来清除带钢表面的蒸汽、水滴、油污及灰尘等杂质，以便更加有效地进行光学检测。美国先后研制成功了15-00自动检测系统和IL田旧自学习分类器软件系统。通过此两套系统的无缝连接，整体系统可以提供80GOPS的运算性能，并有效的改善了传统自学习分类方法在算法执行速度、数据实时吞吐量、样本训练集规模及模式特征自动选择等方面的不足之处。图 1.2自动分类系统于1994年8月在美国LTV钢铁公司的镀锌生产线上投入实际运行（15-200系统），其功能全面完善，属于目前最先进的带钢表面自动检测系统，在一定程度上代自动检测系统今后的发展趋势。1500系统框图，在带钢上下表面分别设置工作于明域和暗域的各两台CCD摄像机，以增加缺陷检出的数量;在摄像机习D变换单元中有自动增益校6武汉科技大学本科毕业设计正(AGC)功能，并在摄像机数字接口部件中配置了自适应的规格化器，可动态补偿照明光源的不均匀和衰变的特性及带钢表面反射光的不规则;综合运用了多只阀值化器，这些算法分别适用于各自特定的缺陷类型，并可编程为固定的和自适应的运行模式，其综合效果可将缺陷检测阀值严格控制在带钢正常表面像素值偏差的1.0倍至1.6倍;提出了一个实用的自动分类系统ilea（图1.2） ，该系统运行于一个专用处理器上，可以保证在全轧制速度下实时地完成分类任务。1.4研究方法这台带钢检测平台由检测平台设计、相机和光源的调整装置的设计计算和结构的强度校核组成。本文主要完成检测平台的设计。设计方法为：（1）采用流水线测量方式测量，提高测量效率。（2）每个面需要测多个点，并且这些点能够测量一个平面。采用测一条线上不同点的表面机理，然后对不同点的数据值进行处理。（3）为保证测量的可靠性，分别以带钢的两个面为定位基准，测得两个面的两组数据组。相机光源位置调整，使被测件全方位检测。使得检测更全面。72总体设计武汉科技大学本科毕业设计2.1带钢检测平台设计的任务及要求所设计的带钢检测平台任务：（1）带钢表面检测平台的结构设计；（2）机架基本尺寸的设置；（3）相机和光源的调整装置的设计；（4）部分机架结构的强度校核；（5）部分螺栓结构的强度校核；（6）蜗轮蜗杆的结构的强度校核；（7 源调整装置的设计计算；（8）装配图及所有零件图；所设计的带钢检测平台要求。（1）对于在线带钢全长全宽的范围内，不应该大于所检测的最大尺寸，其次由于有人工控制，带钢的速度不宜过快。（2）提供实时在线缺陷分类识别功能，根据拍到图像光的强弱判断表面问题。（3）光源相机组在轨道上能来回灵活的循环运动。（4）机架要固定牢固，避免带钢通过检测轨道造成机器损坏。2.2带钢检测平台总体设计方案2.2.1总体结构设计初步尺寸设计（如图 2.1 和图 2.2）(1) 设计要求是带钢宽度是 1400mm，根据其要求合理性大致确定光源组检测轨道的宽度为 1680mm，光源组的总体宽度设置为 1700mm，考虑到钢带卡位设置两个光源组之间轴心矩 365mm(2) 检测部分相机组的大致尺寸：相机组箱体大致尺寸为 1575mm，两边轴端距离2060mm，(3) 由以上数据可以确定上下机架组：沿着机架长度方向尺寸 2060mm；沿着机架宽度方向尺寸 1200mm。(4) 对于机架高度的设计，考虑检测产生的垃圾便于清理，机架的整体要与地面有一定的距离，设置这个距离为 500mm。机架的总体高度为 2500mm。(5) 对于机架长度由于导轨上机架组来回循环运动导轨和机架的长度统一为8武汉科技大学本科毕业设计3860mm.剩余尺寸在计算中确定。图 2.1 系统大致结构图图 2.2 系统大致结构图（1）首先，带钢检测平台应能完成预期的工作要求。即快速的比较精确地检测出带钢表面，并且根据数据处理的结果。（2）其次，在一个循环过程中，带钢测量的定位面要发生改变。（3）每个面上要测的数据。要实现这样功能，测头可动，带钢平动。要保证准确测量的精度，测头应时刻在一个位置为好。故采用测头旋转的方案。9武汉科技大学本科毕业设计根据功能要求，设计应当具有以下几个部分。首先是机械结构和传动部件。机械结构是整个检测平台的基体。要进行测量，首先要有一个测量用的合理地形；要根据处理数据将带钢表面处理；整个装置需要一个整体支架；要实现快速测量，一个可行的测量方式需要机械结构作为载体；另外还要有一些减振和消振装置来保证动态测量的精度要求。作为多传感器的动态测量，传动装置的设计显得尤为重要，采用何种传动方式是能否满足测量精度要求的关键。机械结构和传动部件的设计，对该图作以下说明：（1）系统安装有四个非接触式探头，上下各两个，中间两个是测量当中提供光源的两组光源组，接近上下组架的是两个相机组，其根据光源提供的可检测部位对带钢表面进行实施测量，再将测量结果反馈到计算机上，完成测量。（2）采用手动蜗轮蜗杆传动调节相机和光源，相机和光源配合检测带钢表面。图 2.3整体结构图（3）相机和光源可以在工作导轨来回运转，涡轮通过手轮调节对应的位置，当带钢从入料口进入时，通过调整相机光源组在导轨的位置使得带钢进入可检测范围，即带钢即进入测量循环轨道。（4）其工作原理为：当带钢从传动系统进入检测区，便进入平台的检测轨道内，相机光源组配合检测到表面的信号，由相机传送信号到计算机，从而得到检测结果。整个工作过程如下：10武汉科技大学本科毕业设计.图 2.4系统工作流程图2.2.2控制部分设计控制系统是整个检测平台的大脑。主要包括传感器探头、位置检测传感器和各控制及执行元件。手动蜗轮蜗杆调整光源相机组位置和上下组架是整个控制系统的核心，直接完成对带钢的协调控制以及各运动位置的检测。控制系统有以下几点功能：(1）控制系统完成带钢在流水线上的稳定检测。( 2）控制系统必须能够及时反馈检测信号并作出反应；(3）完成带钢的正确检测。控制各部分按照预定的方式、动作完成带钢检测的全过程。(4)具有一定的容错能力。即使是出现带钢卡位、不能完成正确检测也不会出现系统崩溃或误分类现象等。如果出现错误，系统明确指出错误来自哪个方位，即使不能指明错误来源，也能反馈在流水线的某个大致位置，以方便维护，及时排除故障。精确的带钢测量是建立在对其深入分析基础上的。为了达到使带钢准确运行在机组中心线的目的，而且不会因控制过度造成带钢边部板形出现问题，还需要综合考虑带钢在两个相机组之间的位置，以及带钢的厚度与材质硬度对纠偏力度的承受能力。对带钢跑偏原因和位置控制基本原理进行了比较深入的研究，在分析带钢张力、厚度与材质硬度对位置控制和带钢板形之间相互影响方面做了一些探索，结合现场的工况，提出 HE 控制思想，并最终总结出带钢精确位置控制的基本控制策略。在指定时刻将被控对象的位置自动地控制到预先给定的目标值上，使控制后的位置与目标位置之差保持在允许的偏差范围之内，此种控制过程称为位置自动控制，通常简称为 APC。由于所需要的位置是预先给定的，所以又称为预设定位置自动控制。机械结构设计的基本要求机械产品应用于各行各业，结构设计的内容和要求也是千差万别，但都有相同的共性部分。下面就机械结构设计的三个不同层次来说明对结构设计的要求。(1) 功能设计满足主要机械功能要求在技术上的具体化。如工作原理的实现、工作的可靠性、工艺、材料和装配等方11面。(2)质量设计武汉科技大学本科毕业设计兼顾各种要求和限制，提高产品的质量和性能价格比，它是现代工程设计的特征。具体为操作、美观、成本、安全、环保等众多其它要求和限制。在现代设计中，质量设计相当重要，往往决定产品的竞争力。那种只满足主要技术功能要求的机械设计时代已经过去，统筹兼顾各种要求，提高产品的质量，是现代机械设计的关键所在。与考虑工作原理相比，兼顾各种要求似乎只是设计细节上的问题，然而细节的总和是质量，产品质量问题不仅是工艺和材料的问题，提高质量应始于设计。(3) 优化设计和创新设计用结构设计变元等方法系统地构造优化设计空间，用创造性设计思维方法和其它科学方法进行优选和创新。对产品质量的提高永无止境，市场的竞争日趋激烈，需求向个性化方向发展。因此，优化设计和创新设计在现代机械设计中的作用越来越重要，它们将是未来技术产品开发的竞争焦点。结构设计中得到一个可行的结构方案一般并不很难。机械设计的任务是在众多的可行性方案中寻求较好的或是最好的方案。结构优化设计的前提是要能构造出大量可供优选的可能性方案，即构造出大量的优化求解空间，这也是结构设计最具创造性的地方。结构优化设计目前基本仍局限在用数理模型描述的那类问题上。而更具有潜力、更有成效的结构优化设计应建立在由工艺、材料、联接方式、形状、顺序、方位、数量、尺寸等结构设计变元所构成的结构设计解空间的基础上。2.3 相机光源的选型2.3.1光源相机选择（1）摄像机最高有效像素4096，黑白8/12bit；线扫描成像方式，最大程度减少成像畸变；使用14um CCD 感光元件象元尺寸提升至，提高成像敏感度；使用 GIGE 专用数据接口，保证80MHZ 高速数据传输；动态范围：53.7Db；高灵敏度模式，400-800nm 波长内灵敏度高于100DN/(NJ/cm2)；平场校正及 CDS 功能，减少线扫描摄像机固有的渐晕现象；动态增益调整功能，能够对不同带钢反光度进行自适应增益调整。（2） 光源本系统光源采用型号为 BV-IL-MDS 的专用 LED 光源，采用红光散射方式，IP4512武汉科技大学本科毕业设计防护等级，具有稳定、寿命长、维护简单等优点。LED 专用光源的规格：有效照明区间大小：宽度 36 mm，长度 2250 mm；照明亮度： 5000 mid；波长范围：650nm-770nm；有效照明区间内照明不均匀一致性： 10%；耐受温度： 80 ；连续工作有效寿命：40000小时抽拉式托架设计，维护简单(3)光路摄像机与光源呈180度对射，光源采用散射方式，能够保证光线能够最大程度的穿过孔洞缺陷抵达感光元件。同时，由于光的衍射效应，透射光路也能够适量放大光斑，起到提高检测精度的作用。2.4该种设计的特点(1)基于机器视觉技术的新型光电检测系统；采用光源检测降低了检测的误差，相比较人工检测而言大大提高了检测的效率。(2) 能够在带钢的全长、全宽范围内，通过先进的成像技术对冷轧/热轧板材的各类表面质量缺陷进行实时在线检测；对不同宽度和厚度的带钢进行比较全面的检测。(3) 通过具有接近人类思维方式和人工智能分析处理能力的专家系统进行实时在线分类；对数据结果计算机可以自动处理反馈出信息(4) 提供高清晰缺陷图像记录、报警、报表及长时间历史记录存储及综合分析查询功能；(5) 高清晰图像可以提高检测的质量，及时报警避免机器损坏延长寿命，数据记录方便查阅。(6) 具有非接触、高精度、高速度、高可靠的特点。13武汉科技大学本科毕业设计3相关机械部件的设计、分析3.1工作平台及导轨设计3.1.1工作平台及导轨设计导轨设计要求工作平台及导轨是整个机械结构的核心元件。该结构设计应满足以下几点要求：（1）平台导轨设计应满足测量数据方便，如能够实现工件在工作平台上容易检测。（2）轨道设置的长度满足上下机架组来回运转设置长度要大于两个机架组的长度。（3）工作平台应满足测量精度要求。机架组来回运转要靠人工调整，应该尽量减少摩擦阻力，减少车轮与轨道的间隙，避免测量中因震动产生测量误差。工作平台工作面应尽可能小，以降低加工成本并保证加工精度。（4）滑块在导轨上应按照预定的轨迹运动，从而保证被测工件实现对角测量。平台应具有足够的刚度和强度，保证测量的精度。（5）平台的表面处理方式和热处理方式也应该正确对待，良好的热处理可保证工作平台既具有一定的硬度、耐磨，还不会划伤工件。3.1.2平台导轨设计方案讨论车轮与平台导轨发生相对运动，设计导轨首先应了解车轮。车轮形状图 3.1 如下所示：导轨形状如图 3.2 所示：机架与轨道线始终垂直，带钢宽带始终为 1400mm，带钢的平面轨道平面平行。两个探头分别安装在上下直轨上的支架。带钢随传送带向右移动，探头只能左右移动外加旋转。导轨尺寸：导轨长度：3860mm定位板长度：256mm14武汉科技大学本科毕业设计图 3.1 车轮形状图 3.2 导轨设计方案示意图3.2 检测平台的投料装置、出料装置设计对检测平台的投料口、出料口进行设计有利于提高系统的自动化水平，提高生产效率，减少工人地劳动强度。3.3 工作台安装设计作为精密测量仪器，系统的平稳性要求很高。工作台的安装有着特殊的要求。(1)从机加工上讲，支持工作台的结构框架是一根根直料焊接得到的，焊接完毕，经过一段时间的时效处理，再加工掉多余部分。这样因为焊接时由于受热不均，内部必然存在缺陷，在局部还有很大的拉应力，这使得工作台安放好后不稳的可能性很大。(2)另外我们采用了动力减振装置，即在结构框架和工作台之间加两个橡胶垫圈(见图 3.3)。两个橡胶垫圈就是一个隔振装置(这种叫被动隔振)，选取合适的弹性系数15武汉科技大学本科毕业设计将有利的防止或极大地减少安装在结构框架的电机等振动源对平台测量的影响。1.工作台，2.橡胶垫圈，3.结构框架图 3.3 工作台安装结构4结构的部分受力分析、可靠性分析164.1梁的强度校核武汉科技大学本科毕业设计在设计梁时，一般是先按强度条件选择截面或许可荷载，再用刚度条件校核，若不满足，再按刚度条件设计。画出梁的弯矩图如图 4.1，最大弯矩在梁靠左边 1/3 点图 4.1 梁的受力图机架强度校核先计算施加在机架上的总重量。相机组总质量：上盖 6.4kg 下盖 3kg 相机箱体 37.4kg相机 1k