毕业设计（论文）-原木检测机设计（含全套CAD图纸） .doc

本科生毕业设计全套cad图纸，联系 153893706摘 要在国内制材行业中，制材厂对原木形状的检测以及材积的测量计算一直采用人工检尺的方法：由人工目测每根原木的外部形状，进行分类加工；人工用卷尺或卡尺量取原木的长度和检尺直径，然后，再通过查找材积手册得到单根原木的材积，经过逐根检尺测量和累加计算才能得到整堆原木的材积；逐堆测量之后才能得到原木的进货量，检尺的工作量是非常大的。本课题针对我国原木检测技术的发展现状，提出采用8点检测，4点组合回归描述的方法，运用自动检测技术及计算机模拟技术，对原木输送机上运行的原木进行快速在线测量，可以提高设备的检测效率。从原木外形轮廓与制材生产之间的关联性出发，探讨和研究了原木检测机设计的原理及设计的方法，为原木检测机的设计和制造提供了理论依据，原木检测技术越来越为世界各国制材企业所重视。本论文所设计的原木检测机作为一种试验阶段的设备，在整体性能上还存在许多有待解决和改进的方面，这些将会对今后的研究工作起到促进作用。关键词：原木形状；识别；自动测量；定心；回归描述iiabstractin our country, the wood manufacture industry inspect the shape and the volume of the log by manual work. estimate logs outer shape with eyes, and then label them before throwing into processing. people uses tape and caliper to confirm a logs length and diameter of the section, and look for it in the manual to obtain one logs volume. by accumulating all the volume of the log, the number of the stock can be gotten the work of inspecting the log by manual is very heavy. in this paper, the theory of the eight point inspection and the four point compounding simulation are presented. so we can quickly measure and get the logs external shape parameter accurately on-line with the automatic inspecting technique and computer stimulating technique. the equipment can enhance work efficiency.based on the relativity of log shape and production, the design theory and method of logs shape inspecting equipment are discussed. at the same time, the theoretical basis for design and manufactury is provided in this paper. log inspection technique is recognized increasingly by lumbering. the equipment designed in this paper is a sort of experiment facility and also there are many question and juvenility. all these will accelerate researching work for the future.keywords: log shape；identify；automatic inspection；shape identify；regression目 录摘要iabstractii第1章 绪论11.1 概述11.2 国内和国外原木检测机设备的发展分析11.3 本课题研究的目的和意义41.4 选题的研究内容和设计设想5第2章 原木检测机总体设计62.1 原木检测机总体原理介绍62.1.1 原木检测机设计原理62.1.2 原木形状识别机设计方案62.2 结构实现方法82.3 原木检测机机械部分设计92.4 机架结构设计和计算102.5 输送机构结构设计112.6 本章小结12第3章 动力部件选择和传动机构的计算133.1 电动机的选择133.2 链传动的计算143.2.1 小链条的选择和校验143.2.2 大链条的校验计算173.2.3 链轮的设计计算183.3 链轮轴的设计和校核223.3.1 轴的材料的选择223.3.2 按扭转强度条件计算223.3.3 按弯扭合成强度条件计算243.3.4 轴的安全系数校核273.4 轴承的选择和校核293.4.1 选择轴承293.4.2 轴承的选用计算293.5 链轮轴键的选择和键联接的强度计算303.5.1 键的类型选择303.5.2 计算键工作面剪切303.5.3 计算键工作面挤压303.6 螺栓的选择和校核313.7 本章小结32第4章 检测机构的设计计算334.1 检测机构结构设计334.2检测系统原理的计算344.3 检测机构的零件的选择和校核374.3.1 传感器的选择和原理374.3.2 检测摆杆轴的选择和校核384.3.3 弹簧丝的选择和计算384.3.4 传感器中轴承的选择和计算394.4 本章小结40结论41参考文献42致谢43第1章 绪 论1.1 概述 随着现代木材加工工业技术的发展，传统的制材技术正在逐步更新，以制材学和测树学为基础的原木描述理论已经不能适应现代木材工业的发展。因此，有必要在理论、方法、手段上建立一套全新的原木外形及其缺陷的描述体系，采用新的、高精度的计算公式，将制材学与测树学的原木描述理论向前推进一步；采用新发明、新技术制造新设备，实现原木检测过程的高度自动化，以适应现代木材加工工业的发展。一般情况下原木模型的实测参数越多，重建模型的精度越高。但实测参数越多会使检测设备复杂，数据处理和优化计算量增大，导致对计算机的容量要求高、投资增大、不利于推广应用。所以，找出一种即可以保证原木描述精度，又不需要大量检测参数的原木最佳形状识别体系，一直是国内外从事原木模型描述学者潜心研究的课题。另外，如何利用先进的原木检测技术，对原木形状进行真实再现，以利于木材的分类、选择、合理加工、提高其利用率，对制材企业来说显得尤为重要。1.2 国内和国外原木检测机设备的发展分析 我国对原木检测技术的研究始于上世纪80年代以前，从国内的研究形势和方向看，今后我国的研究重点可能会向以下几个方面发展： (1)根据原木干形，建立原木的分段模型，提高原木的检测精度。 (2)原木模型的设计必须与检测设备的研究同步进行。最佳的模型优化设计应节省设备投资，抛弃不实用的数学模型，推广和完善有利于普及和应用的数学模型。 (3)逐步提高离散模型和仿真模型矩阵的阶数发，展动态检测技术，使离散模型尽快地应用于实际生产中。目前，国内采用最多的原木检测形式是人工检测的方法。手工检尺存在着诸多不利方面，其检测结果受人为因素影响很大。这种方法完全由人操作、控制，依据工人的眼看心算，获得原木的尺寸、规格等参数。检尺员的工作经验、工作态度等导致了工作结果差别很大。另外，这种方法的劳动强度大，效率低。随着科学技术的进步和社会生产率的快速提高，这种传统方法难以适应制材行业的发展。因此，人工检测的方法是一种落后的生产方式，随着计算机技术的迅速发展与普及，这种生产方式终将被淘汰。我国在原木检测领域与发达国家相比差距较大。国内生产企业中只有少数大型厂家采用光环定心机对原木进行定心检测。光环定心机的工作原理是:采用两组同心光环分别打在原木的两个端面上，由人工目测确定原木两端面的中心点，然后通过液压控制的机械式升降台架来调整原木的位置，通过操作者的目测使其在两端面上原木与光环相内接，从而确定出两端面的最大内接圆。光环定心机对弯曲度不超过3%的大径级原木进行定心比较有效，但对于弯曲度较大的小径级原木来讲就显得有些力不从心。特别是随着大径级原木的不断锐减以及单板旋切速度的不断提高，对原木定心精度和定心速度的要求也随之提高。现在国外最高的定心速度已经达到每分钟10根以上，光环定心机已经无法满足这样旋切生产节拍的要求。除此之外，我国还有许多胶合板生产厂家还使用根据3点定心和4点定心原理研制开发的机械定心机对原木进行定心。虽然这些机械定心机的定心精度比人工定心精度要高且出材率可提高2%4%，但在实际生产过程中这种机械式定心机对原木的径级和截面圆形度的要求较高，所以较难满足实际生产的需求。 我国对原木旋切定心机的研制基本上是经历了一个从人工定心到3点、4点定心再到光环定心的过程。但是我国对定心机的研制起步较晚，目前只有信阳木工机械厂等少数几个厂家可生产较为先进的光环投影定心机(例如信阳木工机械厂生产的bd1516和bd1526型光环投影定心机)。多数厂家还停留在3点、4点及普通光环定心机的制造上。现在我国已经在试制6点机械式定心机及激光扫描定心机。将计算机技术应用到原木形状识别领域，是近十年兴起的新技术，在我国尚处于研究开发阶段。计算机本身具有许多优点，如运算速度快、工作可靠、可进行人机对话、随机数据存储与查询、模拟技术等，完全可以承担对原木直径、长度、外形轮廓的自动检测。国内在这方面有一些新的研究，如南京林业大学在其国家自然科学基金项目“原木断层扫描图像识别与虚拟切削研究”中，应用x-ct扫描技术，重构原木内部缺陷信息的三维图像，通过图像处理与识别提取原木的外形和缺陷信息，同时进行多种方案的模拟切削，以最优化的方案获得最大的出材率和经济效益，进而控制锯解或旋切木材的出材率；由北京航空航天大学和广西南宁凤凰纸业有限公司合作研制开发的“原木材积自动化检测系统”，结合自动化测试技术与计算机视觉技术,采用工控机控制高分辨率的工业ccd（电荷耦合器）数字成像单元，对原木端面摄像，并把图像数据传输到工控机，利用相应的图像处理和识别软件处理后，将结果存入数据库，实现了随时调用。 国外原木检测理论发展较早。70年代中期，世界上研究原木数学模型有了新的进展。1973年airth和calvert提出了只为特定工序的专业下锯设备应用的几种附加的数学模型。同一时期，pneumations也建立了同样的数学模型，弥补了传统原木描述理论的不足。从那时起这种以截顶圆锥体为理论基础的原木数学模型，一直是原木数学描述领域中的权威模型。到1982年，petrouskii提出了以二次干曲线绕轴旋转形成的圆截顶原木数学描述理论。同时期，美国bof研究室在研究中开始考虑了原木芯部缺陷和节子的分布。它假设节子在过轴心线的平面内，形状是个圆锥体，原木的实测参数是材长、小头直径和锥角。这些改进脱离了传统的原木描述形式，开始趋向实用化描述原木缺陷数学模型建立的研究阶段。由于原木描述方法开始用于描述原木缺陷，因此，在制材工业先进国家中，这种原术数学模型开始广泛使用。后来bof(下锯优化)研究的权威lewis教授在“改进的bof系统”中提出了中间弯曲的原木模型，在数学模型的建立过程中增测了小头的长径、短径及水平面中间弯曲高度，使原木数学模型的建立从原木圆截面数学描述过渡到原木椭圆截面数学模型的描述，从直中心线过渡到弯曲中心线，开始了原木形状数学描述的新领域。之后，原木数学描述学者又提出了弓形弯曲、翘曲和偏心原木的数学模型，使原木数学模型的建立有了新的进展。 目前，世界上针对原木检测机设备主要有以下几种： 图1.1是3点定心原理图和图1.2是法国瓦莱特格洛公司生产的机械式原木3点定心机。它在工作时，木段上料支架将木段放在定心机构上，随后在液压缸的推动下，两组3点连动定心机构分别独立用其定心触点将木段顶起，随后由上木机构完成上木，实现一个定心上木工作循环。这种定心上木机构具有结构紧凑、定心上木生产效率高、自动化程度高、定心原理可靠等优点，整个生产线包括定心、上木、旋切等工序，整个过程仅由一人操作。该机构最大的问题是其定心原理与原木实际截面轮廓之间的差异，当原木截面为圆形时这种定心方法的定心精度极高，遇到截面不规则或有缺陷原 图1.1 3点定心原理图 图1.2 机械式3点定心机 木时，定心精度会受到很大的影响。 图1.3是激光扫描原木检测系统原理图，图1.4是芬兰生产的原木外形激光扫描系统。对于各大制材企业来说，合理利用原木资源，不仅是获取利润的要求，也是企业能否长期生存，发展壮大的关键。另外，我国林区各大贮木场长期以来在原木检尺和原木等级分选方面采用人工方法，这样统计出的数据人为因素较多，既无法实现科学管理，又浪费了大量人力、财力。同时，无法与先进的制材加工设备实现数据共享，提高加工效率。当前，世界许多国家都在研究原木检测设备，使这一领域的技术日趋成熟，木材检测设备日臻完善。卡轴激光管光电接收器被测原木图1.3 激光扫描原理图 图1.4 原木外形激光扫描系统图1.5、图1.6是在近几年世界木工机床展览会上展出的最新木材检测设备的照片：对于各大制材企业来说，合理利用原木资源，不仅是获取利润的要求，也是企业能否长期生存，发展壮大的关键。另外，我国林区各大贮木场长期以来在原木检尺和原木等级分选方面采用人工方法，这样统计出的数据人为因素较多，既无法实现科学管理，又浪费了大量人力、财力。同时，无法与先进的制材加工设备实现数据共享，提高加工效率。当前，世界许多国家都在研究原木形状识别设备，使这一领域的技术日趋成熟，木材检测设备日臻完善。图1.5 原木检测设备 图1.6 原木检测设备1.3 本课题研究的目的和意义目前，我国木材出材率和综合利用率指标与发达国家相比，有较大的差距，而我国的森林资源低于世界平均水平，木材加工时的极大浪费与当前森林资源的短缺极不协调。因此，开发引进先进加工技术，千方百计提高木材出材率和利用率以降低各种木制品和各种用途用产品木材的消耗量是十分必要的。其中提高原木定心精度和效率也是达到上述目的的措施之一。高精度和高效率必然会带来提高经济效益的结果。此外，考虑经济效益还应兼顾出材率和优等品出材率两方面。在这种情况下，对原木外形特征描述时，要考虑节子、开裂、弯曲等缺陷对板材或单板等级的影响，以达到木材质量的高效利用。目前原木定心技术最发达的国家是芬兰。芬兰raute公司定心上木机，采用激光对原木7个断面扫描。每个断面每隔10为一个测点，共即252个点。计算机接受扫描数据，绘制木段形状图及确定其最大的内接圆柱体，找出最佳回转中心，木段最终旋切位置精度达到0.005mm.我们在研究、开发原木定心技术时可借鉴芬兰的先进技术。我们的研究不仅要赶上世界先进水平，而且要超过世界先进水平，并要积极促进该技术向生产转化。80年代以后，我国的家具制造业和建筑材料业迅猛发展，经济连续高速的发展消耗了大量的林木资源。国家近几年相继出台了保护林木的若干政策，以防止我国的林木由于过度开采而枯竭。因此，对于制材行业的众多企业来说，如何有效地利用有限的林木资源是企业发展的关键。森林资源减少，限制采伐，必然形成国内制材业原料短缺，原料价格上涨，使各个企业生产成本增加，竞争加剧的局面。在这种情况下，如何提高原材料的利用率，细化每一根原木的可利用部位，做到优化下锯，最大限度扩大木材的可利用率，是当务之急。在面对国际竞争方面，近几年由于进出口贸易的增加以及木材价格的开放，将使我国的原料价格与国际市场价格拉平。随着21世纪到来，