便携式数字化焊缝底片分析仪机械装置设计【说明书+CAD】
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便携式数字化焊缝底片分析仪机械装置设计 摘 要在焊接过程中，受各种因素的影响，会导致焊缝出现气孔和裂纹等缺陷，从而影响产品的质量和安全，因此对焊缝缺陷的检测变得尤为重要。无损检测作为一种科学的检测方法，在众多领域均有应用，是现代工业生产中质量检测、质量控制、质量保证的重要手段。射线检测是无损检测的方法之一，其中X射线胶片照相检测方法则更是目前常用的方法。由于传统的由评判人员评测焊缝图像的方法会受到人员的技术水平和经验的影响，从而导致对原始记载信息的歪曲。因此，将焊缝底片信息进行数字化录入、用现代手段实现科学管理和评价、进而实现资源共享一直为业界人士所期盼的目标。便携式数字化焊缝底片分析仪正是根据焊缝缺陷检测工程发展的需要而提出的重要命题。它是由计算机、自动化、机械传动、无损检测等众多学科进行有效结合而诞生的高科技检测设备。它由底片扫描录入硬件和数字化信息管理软件两部分组成。而分析仪的录入硬件部分为本课题研究的主要内容，它不但直接影响检测的精确性、安全性等，而且影响到整个仪器的使用性能。另外如何在保证使用性能的基础上使硬件结构简化，使之便于携带，也是研究的主要目的。第一章主要介绍了便携式数字化焊缝底片分析仪的研究现状和发展趋势；第二章是分析仪的机械装置总体结构设计；第三章是同步带传动系统的设计；第四章是传片及卷片装置设计以及各轴的校核和振动分析；第五章是照明及摄像系统设计。关键词：焊缝底片，机械传动，便携式，无损检测毕业设计（论文） 目录The design of mechanical device of the portable digital weld film analyzer AbstractDuring the welding process, the welding seam, affected by various factors, will appear some defects such as porosities and cracks, which affect the quality of the products and safety. Consequently, the weld detection plays a vital role in such area. As a kind of scientific detection methods, nondestructive testing (NDT) method is applied in many areas. Nowadays, it became an important method in quality inspection, quality control and quality assurance. Ray detection, including X-ray film camera detection method, is one of the nondestructive testing methods, and it is commonly used at present. The original record information can be easily distorted by the people who evaluate them, due to the methods they used, and the variance of their personal technical skills and experiences. Accordingly, to digitalize the film information of welding seam and using modern means to realize scientific management and evaluation, and then to share the information has always been a desired goal by industry delegates.The portable weld film analyzer is put forward as an important proposition, based on the needs of the development of weld defect detection project. It is high-tech detection equipment, which is the combination of the computer, automation technology, mechanical transmission, nondestructive testing and many other disciplines. It contains two major parts, which are film scan input hardware and digital information management software. The input hardware part of the analyzer is the main content of this topic research, which affect not only the accuracy and safety of detection, but also the performance of the whole device directly. In addition, how to simplify the hardware structure and make it easy to carry, on the condition that the performance of the device can be ensured, is also the main purpose of the study. Chapter 1 mainly introduces the research status and development trend of the digital weld film analyzer; the general structure design of the analyzer is appeared in Chapter 2; Chapter 3 is the design of synchronous belt transmission system; Chapter 4 discusses the deliver and roll system of the device and also shows the check of each axis, the vibration analysis is included too; Chapter 5 is the lighting and camera system design.Key words: welding film, mechanical transmission, portable device, nondestructive testing目 录便携式数字化焊缝底片分析仪机械装置设计 摘 要IITHE DESIGN OF MECHANICAL DEVICE OF THE PORTABLE DIGITAL WELD FILM ANALYZER ABSTRACTIII第一章 绪论11.1 本课题的目的和意义11.2 数字化焊缝底片分析仪的国内外研究现状、发展动态21.2.1 国内发展现状21.2.2 国外发展现状31.3 主要研究内容41.3.1 主要设计内容41.3.2 拟解决的关键技术41.4 装置介绍41.4.1 结构组成41.4.2 主要技术参数5第二章 机械装置总体结构设计62.1 总体方案设计62.2 执行机构确定72.2.1 机械装置设计依据72.2.2 方案选定82.3 分析仪机罩结构设计92.3.1 机罩材料的选择92.3.2 机罩功能92.3.3 机罩组成92.4 分析仪折叠桌腿设计112.4.1 桌腿材料的选择112.4.2 桌腿组成12第三章 传动系统设计143.1 步进电机的选择143.1.1 电机类型的选择143.1.2 电机参数的选择153.2 同步带传动的设计计算173.2.1 传动机构173.2.2 传动机构确定183.2.3 同步带的失效形式193.2.4 同步带传动设计计算193.3 张紧装置243.3.1 张紧方式243.3.2 张紧轮计算25第四章 传片及卷片装置设计264.1 传片装置设计264.1.1 传片机构设计264.2 传片轴设计274.2.1 传片凹轴的设计284.2.2 传片凸轴的设计314.3 传片系统振动分析354.4 卷片系统设计404.4.1 卷片机构设计404.4.2 卷片轴的设计41第五章 照明及摄像系统设计455.1 照明系统设计455.1.1 系统结构设计455.1.2 系统照明光源性能分析465.2 摄像系统设计475.2.1 系统结构设计475.2.2 摄像系统组成及性能48第六章 经济效益及技术可行性分析50第七章 结论51参考文献52致谢54毕业设计（论文） 第一章 绪论第一章 绪论1.1 本课题的目的和意义随着世界石油工业的飞速发展，管道作为连接油气资源与市场的桥梁和纽带，以其高效率、低成本和安全可靠的优势越来越显示出其旺盛的生命力。它不仅传输距离最远而且损失最小，因此成为继公路、铁路、海运和航空运输后的第五大运输行业。我国的油气资源大部分分布在东北和西北地区，而消费市场绝大部分分布在东南沿海和中南部大中城市等人口密集的地区，这种产销市场的严重分离使油气产品的输送成为油气资源开发和利用的最大障碍。与铁路运输相比，管道运输运量更大、安全性更高，且由于其建设投资为铁路的一半，运输成本更只有三分之一，因此也更为经济。所以管道运输便成为突破这一障碍的最佳手段。随着西气东输管道工程的实施，我国油气输送管道建设掀起了一个新高潮。我国政府已将“加强输油气管道建设，形成管道运输网”的发展战略列入了“十五”发展规划。这预示着我国即将迎来油气管道建设的高峰期。面对如此巨大的市场，管道施工技术也就迎来了新的挑战。目前油气输送管道建设的特点是：距离遥远，多为干线管道；沿途地理、地质、气候环境复杂苛刻；大口径、高钢级、输送压力高等工作状态日见凸显，这些情况在我国以往的管线建设中很少遇见。因此钢管制造及现场焊接施工难度大为增加，对其质量要求也就更加严格。近年来，在保证可焊性和冲击韧性的前提下，管材的强度有了很大提高。由于管道连接完全依靠焊接工艺来完成，管道连接之间的焊缝质量必须在布管现场采用射线方式进行检测，输出的检测底片由专业人员给出评价。管与管对接的环焊接头具有足够的韧性水平是环焊接头质量指标之一，对于管道在实际工作中抵抗断裂事故发生具有重要意义。因而，焊缝质量的好坏是输油（气）管道能否正常工作的技术关键。由于考虑焊接工艺和材料、焊接位置及操作人员技术水平等与断裂韧性息息相关的不确定因素的影响，整个焊缝接头具有较大的不均匀性，这将导致管路连接失效，并可能导致巨大事故的发生，造成资源和金钱的浪费，同时严重污染生态环境，甚至危及生命财产安全。所以对焊缝质量进行监督的意义重大。无损检测是在不损坏被检测物体前提下对物体进行内在质量检测的一种科学的检测方法，是现代工业生产中质量检测、质量控制、质量保证的重要手段，在众多领域均有应用，特别是在油气管道焊缝的检测中有极为广泛的应用。射线检测是无损检测方法之一，其中X射线胶片照相检测方法则更是目前常用方法。众所周知，X射线胶片照相法由于具有影像直观、有档可查等优点，一直被认为是一种最可靠的检测方法，但这种检测方法存在的最大问题是如何将大量底片进行可靠存储。常规手段不仅较为繁琐，且受诸多影响，从而导致对原始底片记载信息的歪曲。因此，将焊缝底片信息进行数字化录入、用现代手段实现科学管理和评价、进而实现资源共享一直为业界人士所期盼的目标。便携式数字化焊缝底片分析仪正是根据输油（气）工程发展的需要而提出的重要命题。它是由计算机、自动化、机械传动、无损检测等众多学科进行有效结合而诞生的高科技检测设备。便携式数字化焊缝底片分析仪由底片扫描录入硬件和数字化信息管理软件两部分组成。而分析仪的录入硬件部分为研究的主要内容，它不但直接影响检测的精确性、安全性等，而且影响到整个装置的使用性能。机械部分可以实现胶片的连续传动、断点停止、快进、快退等功能；具有80mm及120mm两种检片宽度，在精确定位的前提下保证胶片无磨损。另外如何在保证使用性能的基础上使硬件结构简化，使之便于携带，也是研究的主要目的。1.2 数字化焊缝底片分析仪的国内外研究现状、发展动态1.2.1 国内发展现状国内焊缝X射线数字实时成像检测与识别技术在近几年发展迅速，最具有代表性的是由三磊公司开发成功的“GW系列管道焊缝X射线数字扫描成像设备”，专门满足长输管线建设、工业管道安装、压力管道制造、锅炉炉管生产等多种领域的野外在线检测和工厂检测的需要。无消耗材料、在线获得检测结果并光盘存储，探伤速度0.13m/min【1】。但其不能实现自动评片。对于该种实时成像检验系统形成的图像进行自动分析的研究工作，国内已开展了多年，例如：南京气象学院的傅德胜和郑关胜等人对焊缝X射线底片图像的计算机处理与识别进行了研究，通过选择缺陷的若干模式参数，建立了焊缝缺陷计算机识别模式的基本方法，能较为准确的识别出裂纹缺陷、圆形缺陷、长形夹渣和未焊透缺陷【2】。沈阳工业大学李德元、徐鲁宁等人对焊缝X射线底片的自动评判进行了一些深入研究，实现了图像的输入和输出、预处理、缺陷边界的提取以及伪彩色处理等基本功能，并为典型条形缺陷的区分与识别建立了判据【3】。清华大学的任大海和尤政、天津大学的孙长库和叶声华等人，运用数字图像处理技术和神经网络技术建立了焊缝X射线实时成像自动评判系统，现已应用于实际焊缝图像检验【4】。此外还有大连理工大学孙怡等人以与人眼视觉识别特性相近的模糊识别算法为核心，组成了焊缝缺陷自动检测与识别系统【5】。大连海事大学的梁德群、沈杉和杨海军等人对缺陷中某些特征点深度尺寸的自动测量作了深入的研究，由二维投影图像获得三维信息，减少了仅靠二维投影所带来的误判【6】。从以上研究现状可以发现，国内业界已开始关注焊缝X射线底片的图像识别、缺陷提取以及分析利用，研发并投入使用了一系列焊缝底片图像采集、分析设备；并能够采用不同的算法对底片图像进行处理以符合不同的用户要求。通过实践证明，利用这些算法开发的一系列软件在各领域不同的生产部门都得到了有效的应用。1.2.2 国外发展现状在国外焊缝X射线数字实时成像检测与识别技术已得到广泛的应用，并且取得了卓越的成果。例如：德国SERFEIT公司和YXLON公司均运用该种数字实时成像检测系统，研制成功了全自动工业X射线检测系统，用于快速检验批量生产的铸铝件。进入这种全自动检测系统的工件由传送带送入，检测完成后由计算机系统自动分析它的数字图像，自动标记零件缺陷位置并判断零件合格与否。德国飞利浦工业X射线公司（Philips Industrial X Ray）为俄罗斯OJSCMSZ（专门生产核燃料和快速反应堆的单位）生产了MU80F半自动X射线检测系统，并已装入核燃料装置生产线，用于检测核燃料装置上焊缝缺陷的尺寸和数量【7】。日本冈山科技大学的V. Lashkia利用模糊推理的方法实现了焊缝X射线底片图像的计算机自动分析和焊接缺陷的自动识别，其识别效果达到了专业评片人员的水平【8】。法国IUT无损检测技术实验室的C.Gueude和J.Moysan 等人运用边缘检测和区域检测相结合的方法，能够较好地从射线实时成像系统所获取的图像中将焊接区域分离出来，通过对焊接区域图像的分析，实现对焊接过程的自动控制。印度BHEL无损检测实验室的R.J.Pardikar在锅炉焊缝X射线检测实时成像系统中运用图像处理技术，大大提高了缺陷检测的效率【9】。白俄罗斯飞行器焊接及表面涂层技术研究所的A.E.Kapustin 和I.I.Bardusova等人也研究了焊缝底片的计算机辅助识别技术【10】。1.3 主要研究内容1.3.1 主要设计内容本设计考虑到整台仪器的便携性要求，因此采用模块化组装式设计，使整台设备可以方便组装和拆卸并保证在组装使用前能够方便的置于一个手提箱内（除笔记本电脑外），实现便携功能。整体设计为以底板为支撑，侧板为架构，通过传片、卷片装置，光源及摄像装置的相互配合实现焊缝底片的传送和图像信息的数字化采集。主要设计内容包括：（1）总体方案设计；（2）传片机构设计；（3）卷片机构设计；（4）检片宽度调节方式及结构设计；（5）传动系统设计；（6）光源及摄像系统设计。1.3.2 拟解决的关键技术（1）实现精确传动的同时保证胶片无磨损；（2）检片宽度可在80mm及120mm之间调节；（3）传片及卷片机构的设计以及控制；（4）模块化组装式的便携结构设计。1.4 装置介绍1.4.1 结构组成（1）传片机构；（2）卷片及送片机构；（3）传动系统；（4）光源及摄像系统；（5）机罩及折叠桌腿机构；（6）控制系统。1.4.2 主要技术参数（1）外形尺寸：500mm220mm375mm；（2）检片宽度：80mm及120mm；（3）检片速度：02m/min；（4）分辨率：16001200(1920000像素）（5）整机质量：约9.5kg5毕业设计（论文） 第二章 机械装置总体结构设计第二章 机械装置总体结构设计2.1 总体方案设计由焊缝底片数字化分析的实际工作情况需求，将系统设计成9个功能模块：中央控制处理单元、机械传动系统、图像处理系统、采集系统、人机交互平台、海量存储系统、照明系统、电源系统、散热系统。该系统的设计组成如图2.1所示。图2.1 系统组成 数字化焊缝底片分析仪主要包括两大部分，即底片信息采集部分，和图像分析处理部分。底片信息采集部分主要包括：控制板、步进电机驱动器、步进电机、传片及卷片机构、工业摄像机、光源控制器和光源等。图像分析处理部分主要包括笔记本电脑、图像处理卡等。该系统首先完成射线底片信息的数字化读取，然后对其进行图像分析处理。其工作原理为：在冷光源照明系统、散热系统和供电系统协同工作下，上位机与下位机建立各种信息数据通信，计算机向串行接口发出胶片行走命令及行走方向命令，控制板通过接收处理相关命令，向机械伺服传动系统中的步进电机驱动器发送CP信号和DIR信号，驱动器细分CP信号并识别DIR信号后驱动三相混合式步进电机工作，步进电机通过同步带驱动传片机构并带动胶片向某一方向平稳运行：当胶片通过工业摄像机正下方时，上位机软件精确控制摄像机电子快门动作，结合照明系统，摄像机以线扫描方式将胶片图像帧准确地采集到上位机再将采集到的图像数据作分工同步处理，一部分发送至计算机内部作辅助处理，另一部分发送至图形图像处理板处理，之后将处理后的大批量图像数据转储至海量存储系统当中。最后检测完毕的焊缝底片又会被重新卷绕在卷片辊上，从而完成整个工作流程。底片信息采集系统的外形体积为500mm220mm375mm，重量约9.5kg。整体布局示意如下图所示：图2.2 便携式数字化焊缝底片分析仪机构简图1-摄像系统 2-机罩 3-传片机构 4-卷片机构5-折叠桌腿 6-传动系统 7-各类设备8-光源 9-焊缝底片2.2 执行机构确定2.2.1 机械装置设计依据便携式数字化焊缝底片分析仪的机械装置需实现递片、传片、卷片等功能，在保证动作协调的前提下，还要能实现胶片的连续传动、断点停止、快进、快退等功能；且能够调整检片宽度，以适应80mm和120mm两种规格胶片。在保证胶片无磨损的情况下，实现精确定位。其功能分解图如下：图2.3 便携式数字化焊缝底片分析仪功能分解图2.2.2 方案选定执行机构通过利用电机驱动传动部件，从而改变胶片的运动状态或位置，实现传片动作以完成所需功能，类相机卷片辊结构实现胶片的缠绕收集。装置通过单边侧板的平行移动以及单键轴的伸缩实现检片宽度的调节。相机及光源则可通过滑道调节其相对焊缝底片的位置。（1）传片机构滚动摩擦递片机构：由于有卷片机构张紧，因此只需通过两组滚子来传送胶片，且由于用橡胶制作可起到压住胶片的作用，对胶片的磨损较小。（2）卷片机构类相机卷片辊：通过电机带动卷片辊转动，将胶片缠绕于卷片辊上，通过对转速的调节可实现与传片速度相协调，保证胶片被张紧。（3）宽度调节传片轴为单键型轴，通过凹凸两键轴的配合，保证传片精度及平稳性的同时，实现检片宽度可调。由于只需满足80mm及120mm两种宽度的底片的检片需求，因此采用单边侧板可调整，通过调整两侧板之间的距离，适应不同宽度的底片。由于相机及光源位置需随底片宽度的变化而变化，因此在两处均采用燕尾槽结构的直线导轨结构设计，使其可自由滑动，实现位置的调节。（4）定位机构螺钉定位：较稳定，简单。2.3 分析仪机罩结构设计2.3.1 机罩材料的选择分析仪机罩主要由5个部分组成，包括支撑罩板，长机罩板，送片侧罩板，卷片侧罩板，机罩槽。由于本设备属于小型精密分析设备，对材料的强度要求较低。且为实现设备的便携化，要保证所选材料具有较小的密度，同时需保证设备外观达到精密仪器设计标准。综合以上因素，机罩材料均选用铝合金AL6061,并在固溶处理后冷却以达到高强度，然后经拉伸机进行冷拉伸，以消除热处理后的残余内应力，达到以后深加工后不变形以保证机加工产品精度。下表为该材料的典型机械性能：表2.1 AL6061-T651的机械性能铝合金牌号及状态拉伸强度（25MPa）屈服强度（25MPa）弯曲极限强度（25MPa）延伸率1.6mm(1/16in)厚度6061-T65112455.2228252.3.2 机罩功能便携式焊缝底片分析仪的机罩能够将整个仪器的主要部件封闭起来，在一定程度上保证仪器的密闭性，且在使用过程中保证焊缝底片在图像读取过程中能够处于“暗箱”内，不受外界光源影响。同时机罩能够作为顶部摄像机的支架，并使整个仪器更加美观。为便于在检测前和检测后将焊缝底片放入和取出，且方便调节张紧装置和检片宽度，需要机罩各面板能够方便打开和闭合。2.3.3 机罩组成便携式焊缝底片分析仪的机罩组成如下图所示:图2.4 闭合状态机罩图2.5 开启状态机罩（1）支撑罩板支撑罩板如下图所示。支撑罩板起支撑作用，其余三块罩板与其连接。其底部为燕尾导轨结构，安装于底板上的机罩槽中，实现整个机罩的固定，同时还能使整个机罩方便拆卸，能适当调整前后位置，满足检片需求。 图2.6 支撑罩板 图2.7 支撑罩板滑轨（2）各机罩侧板各机罩侧板与支撑罩板通过铆钉连接，可以方便开合。且在各罩板底部中间开有圆形凹槽，可与底板上安装的弹性顶珠相配合，实现闭合状态下的定位。 图2.8 卷片机罩板 图2.9 长机罩板 图2.10 弹性顶珠（3）机罩槽机罩槽用于固定支撑罩板，与支撑罩板底部的导轨配合，可实现机罩的整体滑动，方便拆卸的同时，满足不同检片需求。 图2.11 机罩槽 图2.12 机罩槽端面2.4 分析仪折叠桌腿设计2.4.1 桌腿材料的选择分析仪桌腿部分由3个部分组成，包括主桌腿支架，折叠板和带锁紧功能的工业脚轮。由于整个分析仪质量较轻，因此对材料抗压强度要求不高，故同样采用铝合金AL6061，同样作固溶、冷拉伸等处理。主桌腿支架由两种型号的铝合金方管焊接支撑，并在支架顶端加工出用于连接的铆钉孔。表2.2 桌腿部分材料尺寸及性能材质 AL6061-T651机械性能构件名称外形尺寸 mm截面面积mm2截面贯距mm4最大承载力拉压（N）弯曲（MPa）主机架1515 42.758552360228横支杆1212232991270952.4.2 桌腿组成桌腿的组成如下图所示：图2.13 桌腿组成三维图（1）主桌腿支架 由两种规格的铝合金方管焊接而成，并在顶端加工有连接用通孔。图2.14 主桌腿支架（2）折叠板连接桌腿与地板，实现桌腿的折叠功能。图2.15 折叠版（3）脚轮安装于桌腿底部的4个脚轮可以是整部分析仪方便移动，且去具备锁紧功能，保证工作状态时的稳定。图2.16 脚轮三维图25毕业设计（论文） 第三章 传动系统设计第三章 传动系统设计3.1 步进电机的选择3.1.1 电机类型的选择步进电机是工业过程控制及仪表的主要控制元件之一。它是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的【11】。步进电机最显著的特点就是精度高，它的步矩角和转速不受电压波动和负载变化的影响。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。在不丢步的情况下，步进电机的步距误差不会长期积累。步进电机的静态指标：1、步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。=360度/（转子齿数运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为=360度/（504）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为=360度/（508）=0.9度（俗称半步）。2、静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。 虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但过分采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。步进电机的动态指标：1、步距角精度：步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差/步距角100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。2、最大空载起动频率：电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。3、运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。3.1.2 电机参数的选择 本分析仪共需两台步进电机，一台用于主传动系统，一台用于卷片机构。考虑尺寸外形及使用需求，选择如下两种型号：1、步进电机(a)主步进电机：型号：57BYG350B轴向间隙：0.1-0.3mm、径向跳动：0.02mm max最大静转矩：0.8Nm重量：1.1kg最大空载启动转速： 360转/分(b)卷片步进电机：型号：14HA/35BYG轴向跳动：0.08mm max、 径向跳动：0.06mm max最大静转矩：0.08Nm重量：0.14kg步距角：1.82、步进电机驱动器型号：德昌 DCH-32206相数：3细分数：16档输出电流范围：0.3A5.2A 16档可调分辨率：0.3A电源： DC80-220V功率：不小于100W3、步进电机控制器考虑到分析仪便携的需求，该系统采用RS-232 步进电机控制器，其特性如下：（1）8位高性能单片机作为主控制芯片，32K程序存储空间；16K数据存储空间，可用来保存数据，断电数据不丢失；（2）12路光电隔离数字量输入，NPN输入形式，输入电流10mA,其中有两路可作中断源用于计数；（3）采用光电隔离和启用内部看门狗及严格的高频滤除特性，使系统工作稳定可靠，无死机现象；（4）有1路标准的RS232串行通信接口，可直接与电脑或文本显示器等外设通信。步进电机控制器主要实现两个基本控制任务：一是通过改变通电的相序来实现控制步进电机的转向；二是通过调节脉冲频率来实现控制步进电机的转速。步进电机的接线示意图如下图所示图3.1 步进电机接线示意图具体控制流程如下：（1）旋转方向控制步进电机的旋转方向和内部绕组的通电顺序及通电方式有密切关系。对于三相双三拍工作方式:正相旋转:ABBCCAAB反相旋转:ABCABCAB三相双三拍控制模型如表3.1所示表3.1 三相双三拍控制模型表1、正转控制模型：步序通电方式控制模块二进制十六进制1AB0000001103H2BC0000011006H3CA0000010105H2、反转控制模型：步序通电方式控制模块二进制十六进制1AB0000001103H2CA0000010105H3BC0000011006H（2）转速控制控制步进电机的运行速度,实际上是控制系统发出时钟脉冲的频率或换相的周期,即在升速过程中,使脉冲的输出频率逐渐增加;在减速过程中,使脉冲的输出频率逐渐减少。脉冲信号的频率可以用软件延时和硬件中断两种方法来确定。采用软件延时,一般是根据所需的时间常数来设计一个子程序,该程序包含一定的指令,设计者要对这些指令的执行时间进行严密的计算或者精确的测试,以便确定延时时间是否符合要求。每当延时子程序结束后,可以执行下面的操作,也可用输出指令输出一个信号作为定时输出。采用软件定时, CPU一直被占用,因此CPU利用率低。可编程的硬件定时器直接对系统时钟脉冲或某一固定频率的时钟脉冲进行计数,计数值则由编程决定。当计数到预定的脉冲数时,产生中断信号,得到所需的延时时间或定时间隔。由于计数的初始值由编程决定,因而在不改动硬件的情况下,只通过程序变化即可满足不同的定时和计数要求,因此使用很方便。3.2 同步带传动的设计计算3.2.1 传动机构（1）传动机构分类传动机构是把原动机的动力和运动传送到执行机构的传动装置。以传递动力为主的传动称为动力传动。以传递运动为主的传动称为运动传动。机械传动是最常见的一种传动形式。在机械传动系统中，原动机的动力和运动传递给执行机构，使之实现预定动作（包括运动和动力）的装置。它由各种传动元件或装置，轴及轴系部件，离合，制动，换向和蓄能（如飞轮）等元件组成。（2）传动机构功能：机械传动可用来实现：1、降低或增高原动机输出的速度，以适合执行机构的需要；2、用变速传动来满足执行机构的经常变速要求；3、将原动机输出的转距，变换为执行机构的所需要的转距或力；4、将原动机输出的等速旋转运动转变为执行机构所要求的，其速度按某种规律变化的旋转或非旋转运动；5、由一个或几个原动机驱动若干个相同或不同速度的执行机构；6、由于受机体外型，尺寸的限制，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与原动机直联时，也需要用传动装置来连接；7、机器的工作性能，可靠性，重量和成本，很大程度上也取决于传动系统的好坏【12】。3.2.2 传动机构确定（1）带传动概述带传动是两个或多个带轮之间用带作为挠性拉拽零件的传动,工作时借助零件之间的摩擦(或啮合)来传递运动或动力.根据带的截面形状不同,可分为平带传动,V带传动,同步带传动,多楔带传。传动带的形式如图所示：图3.2 传动带形式（2）带传动的特点和应用除齿轮传动外，带传动的应用是最为广泛的，其特点如下：1）带是挠性体，有弹性，能缓冲和吸振，传动平稳，噪声小；2）可适用于两轴中心距较大的传动；3）过载时，带和带轮间发生打滑，可防止其它零件的损坏；4）结构简单，制造和安装精度较低，维护方便；5）不能保证准确的传动比。对轴的压力较大，带的寿命较短；传动的外轮廓尺寸较大；6）摩擦损失较大，传动效率较低。一般平带传动的效率为0.940.98，V带传动的效率为0.920.96【12】。一般情况下，带传动用于要求传动平稳，传动比不要求准确的100kw以下的中小功率的传动。（3）同步带概述同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新型传动带。它由带齿形的工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的同步传动。(4)同步带的特点：1) 带和轮之间的返向间隙很小，严格同步传动，不打滑、传动比准确、角速度恒定，故可用于精密传动。2) 传动效率高，可达0.980.995，居各种机械传动之首，节能效果大。他不需要很大的张紧力，因而轴承压力低，能耗小。3）维护保养方便，不需润滑，维护费用低。综上所述，便携式数字化焊缝底片分析仪选取同步带作为传动机构。3.2.3 同步带的失效形式据对同步带传动失效形式的分析，可知如同步带与带轮材料有较高的机械性能，制造工艺合理，带、轮的尺寸控制严格，安装调试也正确，那么许多失效形式均可避免。因此，在正常工作条件下，同步带传动的主要失效形式为如下三种：（1）同步带的承载绳断裂破坏 同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。（2）同步带的爬齿和跳齿（3）同步带带齿的磨损因此，同步带传动的设计淮则是同步带在不打滑情况下，具有较高的抗拉强度，保证承线绳不被拉断。此外，在灰尘、杂质较多的工作条件下应对带齿进行耐磨性计算。3.2.4 同步带传动设计计算（1）传片同步带轮的设计计算1、电机输出功率估算w （3-1）2、确定设计功率电动机为断续使用，查工况系数表得到工作情况系数=1.0。则计算功率为: （3-2）3、选定同步带带型和节距由同步带选型图【13】可以看出，由于在这次设计中功率转速都比较小，所以带的型号可以任意选取，现在选取XL型带，节距。4、选取主动轮齿数查表【13】知道小带轮最小齿数为10，现在选取小带轮齿数为14。5、小带轮节圆直径确定= （3-3）6、带轮外径 （3-4）7、大带轮相关数据确定由于系统传动比为，齿数，节距。大带轮节圆直径： （3-5）大带轮外径：8、带速V的确定 （3-6）9、初定周间间距根据公式 （3-7）得：现在选取周间间距为110mm。10、同步带带长及其齿数确定=()=306.32mm （3-8）11、实际轴间距 （3-9） 包角12、带轮啮合齿数计算 （3-10）13、基本额定功率的计算查基准同步带的基准宽度、许用工作压力和单位长度的质量【13】可以知道mm，=50.17N，m=0.022kg/m。所以同步带的基准额定功率为：=0.012kw （3-11）14、计算带宽1.97mm （3-12）15、计算作用在轴上的力=8.3N（3-13）(2)传片同步带的主要参数本系统选用XL型周节制同步带。带的具体尺寸见下表：表3.2 传片同步带的主要参数型号节距Pb齿形角 2/()齿根厚S齿高ht齿根圆角半径rr齿顶圆半径ra带高hs带宽bsXL5.080 502.571.270.380.382.39.5（3）卷片同步带轮的设计计算1、电机额定输出功率估算 w （3-14）2、确定计算功率电动机为断续使用，查工况系数表得到工作情况系数=1.0。则计算功率为:kw （3-15）3、选定同步带带型和节距由同步带选型图【13】可以看出，由于在这次设计中功率转速都比较小，所以带的型号可以任意选取，现在选取XXL型带，节距。4、选取主动轮齿数查表【13】知道小带轮最小齿数为10，现在选取小带轮齿数为15。5、小带轮节圆直径确定= （3-16）6、带轮外径7、大带轮相关数据确定由于系统传动比为，齿数，节距。大带轮节圆直径：； 大带轮外径：8、带速V的确定 （3-17）9、初定周间间距根据公式 （3-18）得：现在选取周间间距为58mm。10、同步带带长及其齿数确定=()=171.53mm （3-19）11、实际轴间距 （3-20）包角12、带轮啮合齿数计算 （3-21）13、基本额定功率的计算查基准同步带的基准宽度、许用工作压力和单位长度的质量【13】可以知道mm，=31N，m=0.01kg/m。所以同步带的基准额定功率为：=0.008KW （3-22）14、计算带宽1.6mm （3-23）15、计算作用在轴上的力=10.6N （3-24）（4）卷片同步带的主要参数本系统选用XXL型周节制同步带。带的具体尺寸见下表表3.3 卷片同步带的主要参数型号节距Pb齿形角 2/()齿根厚S齿高ht齿根圆角半径rr齿顶圆半径ra带高hs带宽bsXXL3.175 501.730.760.20.31.524.83.3 张紧装置3.3.1 张紧方式带传动的张紧方法主要有两种:调节轴间距：定期张紧（见图3.3）多用于水平或接近水平的传动、用于垂直或接近垂直的传动自动张紧（见图3.4），利用电机的自重或定子的反力矩张紧。 图3.3 定期张紧方式 图3.4 自动张紧方式张紧轮：定期张紧，可任意调节张紧力的大小，增大包角，容易装拆。便携式数字化焊缝底片分析仪的传片机构是由传片步进电机通过同步带轮带动传片轴和传片橡胶辊，从而带动焊缝底片在水平方向上运动。考虑结构以及便携性要求，本结构采用张紧轮作为张紧装置。在步进电机与传片同步带轮之间，安装有一组张紧轮，两个张紧轮均可以在与其受力方向相平行的方向上调节，从而实现对同步带的张紧。下图为张紧装置的示意图：图3.5 便携式数字化焊缝底片分析仪张紧装置示意图图3.6 便携式数字化焊缝底片分析仪张紧装置三维图3.3.2 张紧轮计算1、带轮直径 （3-25）2、切边长mm。 （3-26）3、挠度mm。 （3-27）4、载荷 （3-28）其中： 带长，mm；修正系数；初张紧力，N。毕业设计（论文） 第四章 传片及卷片装置设计第四章 传片及卷片装置设计4.1 传片装置设计4.1.1 传片机构设计便携式数字化焊缝底片分析仪的传片机构主要由安装于两个侧板上的两组传片轴系组成，每一组传片轴系又包括了两套单键轴系。传片时，两套单键轴系分别带动安装于其上的两组橡胶传片辊转动，从而实现焊缝底片的水平移动。其结构示意图如下：图4.1 传片系统结构示意图其中四个传片辊为橡胶制作，传片时，处于下层的传片辊由同步带轮驱动，并与处于上层的传片辊相互咬合，从而实现焊缝底片的水平移动。橡胶材料在保证摩擦力的同时，起到了保护胶片不受磨损的作用。每一套单键轴由一根凸轴和一根凹轴组成，凸轴插入在凹轴内。这种设计既能够实现动力的传递，还实现了轴向长度可调，从而满足检片宽度可变的设计要求。在传片轴与侧板之间，安装有铜合金制成的滑动轴承，通过轴承与传片轴之间的配合，实现轴向定位的同时，保证了运动的平稳性。图4.5 单键轴三维图 图4.6 轴套示意图 图4.7 压紧弹簧示意图由于焊缝底片的厚度不同，因此需要保证两传片辊之间有一定的压力。除了利用自重外，本机构还在上层传片辊的轴套上设置了一组弹簧，套在安装于侧板的螺钉上，弹簧具有一定的预紧力，从而对轴套产生压力，满足设计需求。便携式数字化焊缝底片分析仪需适应80mm及120mm两种宽的的焊缝底片，为保证传片精度，要求两侧板之间的间距可以调整。本系统为单侧调节方式，通过两种距离的螺钉孔位，限制移动侧板的位置，并配和可伸缩的单键轴，实现检片宽度可调。4.2 传片轴设计便携式数字化焊缝底片分析仪的传片系统为对称结构，上层传片轴受主要受支反力，下层卷片轴受支反力以及同步带轮扭矩产生的圆周力和径向力。在此仅校核下层传片轴。4.2.1 传片凹轴的设计（1）选择轴的材料该轴传递很小的功率，且转速很低，且要求所选材料质量较轻，因此选用铝合金AL6061, 并在固溶处理后冷却以达到高强度，然后经拉伸机进行冷拉伸。（2）按扭转强度初步计算轴径 （4-1）考虑一部分轴段为空心轴，所以将直径加大并取标准值，所以轴的最小直径取（3）轴的结构设计轴的结构尺寸如图：图4.8 传片凹轴结构图（4）按弯扭合成强度条件校核轴。1、画出轴的力学模型图，见下图图4.9 凹轴力学模型2、求各力1）输出轴转矩 （4-2）2）圆周力 （4-3）3) 径向力由弹簧弹力计算可得3、计算支承反力，示意图见图4.10（a）、（c）水平面支承反力 （4-4） （4-5）垂直面支承反力 （4-6） （4-7）4、画弯矩图、转矩图、计算弯矩图水平面弯矩图见图4.10（b） （4-8）垂直面弯矩图见图4.10（d） （4-9）合成弯矩图见图4.10（e） （4-10）转矩图见图4.10（f） （4-11） （4-12）计算弯矩图见图4.10（g）转矩按脉动循环变化处理，即。 （4-13） （4-14）5、校核轴的强度由弯矩图和计算可知剖面的直径最小而计算弯矩较大，剖面所承受的计算弯矩最大。所以校核和剖面。剖面的计算应力为 （4-15）剖面的计算应力为 （4-16）查表【14】得： （4-17）即，所以安全。图4.10 凹轴计算弯矩图4.2.2 传片凸轴的设计（1）选择轴的材料该轴传递很小的功率，且转速很低，且要求所选材料质量较轻，因此选用铝合金AL6061, 并在固溶处理后冷却以达到高强度，然后经拉伸机进行冷拉伸。（2）按扭转强度初步计算轴径 （4-18）将直径加大并取标准值，所以轴的最小直径取（3）轴的结构设计轴的结构尺寸如图：图4.11 传片凸轴结构图（4）按弯扭合成强度条件校核轴。1、画出轴的力学模型图，见图4.12图4.12 凸轴力学模型2、求各力1）输出轴转矩 （4-19）2）圆周力 （4-20）3) 径向力由弹簧弹力计算可得3、计算支承反力，示意图见图4.13（a）、（c）水平面支承反力 （4-21） （4-22）垂直面支承反力 （4-23） （4-24）4、画弯矩图、转矩图、计算弯矩图水平面弯矩图见图4.13（b） （4-25）垂直面弯矩图见图4.13（d） （4-26）合成弯矩图见图4.13（e） （4-27）转矩图见图4.13（f） （4-28）计算弯矩图见图4.13（g）转矩按脉动循环变化处理，即。 （4-29） （4-30） （4-31）5、校核轴的强度由弯矩图和计算可知、剖面的直径小而计算弯矩较大，剖面所承受的计算弯矩最大。所以校核、和剖面。剖面的计算应力为 （4-32）剖面的计算应力为 （4-33）剖面的计算应力为 （4-34）查表【14】得 （4-35），所以安全。图4.13 凸轴计算弯矩图4.3 传片系统振动分析便携式焊缝底片分析仪属于精密检测仪器设备，具有高精度，轻型化等特点，因此对其主要传片系统进行振动分析就显得十分重要。，由于实际振动系统不可避免的存在阻尼因素，且阻尼在振动中起着抑制共振振幅的作用，因此在分析师需考虑阻尼因素的影响。考虑实际振动问题的复杂性，这里将分析仪的传片系统抽象为简单的有阻尼多自由度系统对简谐激励的响应问题。如图4.14所示：图4.14 简化的振动模型由上图可得系统的振动微分方程为 （4-36）式中， ，经估算，三个简化振动块的质量为： （4-37）设，简化弹性元件的刚度计算，其刚度系数应为： （4-38）且自由振动的特征值问题方程为 （4-39）代入，则频率方程为 （4-40）解得固有频率为，计算对应三个固有频率的固有振型，将代入特征值问题方程，有 （4-41）令，可解得：同理，将代入特征值问题方程，并令，可解得将代入特征值问题方程，并令，可解得所以相应的振型矩阵为 （4-42）各阶振型图如图4.15所示图4.15 三种固有振型求正则振型，令 （4-43）代入中，有 （4-44）令 （4-45）则求得第一阶正则振型向量为： （4-46）同理可求得，故正则振型矩阵为 （4-47）正则坐标下的激振力向量为 （4-48）激振频率相对阻尼系数计算放大因子 （4-49） （4-50） （4-51）计算相位角 （4-52） （4-53） （4-54）可得正则坐标下的稳态响应为 （4-55） （4-56） （4-57）即，用物理坐标表达为： （4-58）由以上结果可以看出，便携式焊缝底片分析仪的传片系统的各阶主振型的稳态响应都很小，能够满足设计需求。4.4 卷片系统设计4.4.1 卷片机构设计便携式焊缝底片分析仪的卷片机构主要由安装于两个卷筒侧板上的卷片轴和一组卷片辊以及同步带传动系统组成。卷片时，卷片辊由安装于卷片轴端的同步带轮带动，通过转动使检测完毕的焊缝底片重新卷绕在卷片辊上，同时起到对焊缝底片传动时的张紧，其结构示意图如下：图4.16 卷片系统结构示意图卷片辊为橡胶制作，两侧有相对直径较大的侧圆板，满足较长底片在卷片时的定位需求。在长短卷片辊的外侧平面上各有一处T型凸起（如图4.16所示），并且在焊缝底片的端部两侧开有小孔，能套在该T型凸起上。卷片时，该T型凸起带动焊缝底片，使其缠绕于卷片辊上。卷片辊与卷片轴通过紧定螺钉连接，由于要求能够满足80mm和120mm两种规格底片的检测，因此卷片辊由长、短两个辊子组成，长辊固定，短辊则可以轴向调节位置，使两侧圆板之间的距离能够在80mm和120mm之间调节，并通过紧定螺钉定位，保证传动的精确性。图4.16 T型凸起及紧定螺钉4.4.2 卷片轴的设计（1）选择轴的材料该轴传递很小的功率，且转速很低，且要求所选材料质量较轻，因此选用铝合金AL6061，并在固溶处理后冷却以达到高强度，然后经拉伸机进行冷拉伸。（2）按扭转强度初步计算轴径 （4-59）将直径加大并取标准值，轴的最小直径取（3）轴的结构设计轴的结构尺寸如图：图4.17 卷片轴结构图（4）按弯扭合成强度条件校核轴。1、画出轴的力学模型图，见图4.18图4.18 卷片轴力学模型2、求各力1）输出轴转矩 （4-60）2）圆周力 （4-61）3) 径向力估算可得3、计算支承反力，示意图见图4.19（a）、（c）水平面支承反力 （4-62） （4-63）垂直面支承反力 （4-64） （4-65）4、画弯矩图、转矩图、计算弯矩图水平面弯矩图见图4.19（b） （4-66）垂直面弯矩图见图4.19（d） （4-67）合成弯矩图见图4.19（e） （4-68）转矩图见图4.19（f） （4-69）计算弯矩图见图4.19（g）转矩按脉动循环变化处理，即。 （4-70） （4-71） （4-72）5、校核轴的强度由弯矩图和计算可知、剖面的直径小而计算弯矩较大，剖面所承受的计算弯矩最大。所以校核、和剖面。剖面的计算应力为 （4-73）剖面的计算应力为 （4-74）剖面的计算应力为 （4-75）查表【14】得 （4-76），所以安全。图4.19 卷片轴计算弯矩图44毕业设计（论文） 第五章 照明及摄像系统设计第五章 照明及摄像系统设计5.1 照明系统设计5.1.1 系统结构设计照明系统主要由冷光灯组，灯箱支架以及一组遮光板构成。其中灯箱两侧的灯箱支架为滑道式设计，与冷光灯组上的滑槽配合，使灯箱能够在与焊缝底片运动方向垂直的方向上移动。在调整检片宽度时，由于移动侧板的移动，遮光板以及灯箱支架都会沿卷片轴的轴向移动，此时灯箱能够保持其相对位置不变，继续为照明系统提供光源。照明系统的结构示意图如下：图5.1 照明系统结构照明系统的4个灯箱支架与2个遮光板均与两侧板通过螺钉连接，材料同样选择铝合金AL6061。当移动侧板向内移动从而调整检片宽度时，与移动侧板相连接的灯箱支架和遮光板都会随侧板移动，而由于侧板上开有与灯箱截面同等大小的方形孔，灯箱的一部分就会露在侧板外面，而剩余部分将继续给系统提供光源。同时这样的设计还符合了便携式焊缝底片分析仪的模块化、便携等要求，使灯箱在使用时能够轻松安装，不用时也可方便拆卸。5.1.2 系统照明光源性能分析1、传统工业射线照相底片观片灯及便携式数字化焊缝底片分析仪的比较传统的评片都是专业技术人员在专用评片室内使用观片灯进行的。评片室内的光线应暗淡，但不要全暗，室内照明用光不得在底片表面发生反射。观片灯应有观察底片最大黑度为3.5 的最大亮度，且观察得漫射光亮度可调。对不需要观察或透光量过强的部分应采用适当得遮光板以屏蔽强光。经照明后的底片亮度不应小于30cd/m2 ，为能观察最大黑度为3.5的底片，观片灯的最大亮度应不小于100000 cd/m2。由于人眼最多只能分辨距离眼球25mm处直径为0.1mm大小的物体，即使这些经验丰富检验人员可以使用放大镜，但还是有一些特别小的缺陷是肉眼发现不了的。并且当检验人员长时间注视底片时会造成视网膜疲劳而对灰度的感受不再精确，从视觉心理学角度看，视觉是一种积极的感受行为，不仅与生理因素有关，还在相当大的程度上取决于心理因素。人们在观察和理解图像时往往会不自觉地对其中某些区域产生兴趣，因此人们对缺陷的鉴别也就带有一定的主观色彩。由于每个检验人员所具备的观察剖析能力和经验的不同，即使对同一缺陷也会因个人视觉分辨能力和理论分析能力不同而产生差别。这就导致了缺陷的评定有一些人为误差【15】。便携式数字化焊缝底片分析仪就克服了观片灯一些的不足之处，摒弃了肉眼鉴别的局限性，将焊缝缺陷完整清晰的展现在技术人员眼前。便携式数字化焊缝底片分析仪的系统工作流程可概述为：在冷光源照明系统、散热系统、和供电系统协同工作下，上位机与下位机建立各种信息数据通信，计算机向主控制PCI卡发出胶片行走命令及行走方向命令，主控卡通过接收处理相关命令，向机械伺服传动系统中的步进电机驱动器发送CP信号和DIR信号，驱动器细分CP信号并识别DIR信号后驱动三相混合式步进电机工作，步进电机通过同步带等相关机构驱动传片及卷片机构运转并带动胶片向某一方向平稳运行；当胶片通过工业摄像机正下方时，上位机软件精确控制摄像机电子快门动作，结合照明系统，摄像机以线扫描方式将胶片图像帧准确地采集至上位机；上位机再将采集到的图像数据作分工同步处理，一部分发送至计算机内部作辅助处理，另一部分发送至图形图像处理板处理；将处理后的大批量图像数据转储至海量存储系统当中，完成整个工作流程。2、光源组成及性能分析便携式数字化焊缝底片分析仪的光源采用了三基色冷光灯组2组。其主要部件包括：观察屏、外壳、可调亮度的装置、散热装置、必要的附件如遮光板等。（1）亮度亮度是指发光体的发出光亮的亮度，普通观片灯的最大亮度是17680cd/m2，而便携式数字化焊缝底片分析仪的光源的最大亮度达到了19840 cd/m2，对于黑度级较大的底片来说，照明区域的亮度越大越能较清楚地显示焊缝缺陷。可以看出便携式数字化焊缝底片分析仪的光源的亮度更大些。（2）均匀系数观片灯的国家标准中规定：观片灯观察屏各部分应有均匀照明，均匀系数应大于0.5【16】。由于传统观片灯在待机状态时易出现照明不均匀的现象，所以即使它达到了观察底片的亮度要求，可是由于它的均匀度不够，不但造成部分底片的信息不能被读取也可能造成一些视觉的误差。而对于便携式数字化焊缝底片分析仪的光源来说就不存在这种缺点，因为它就采用中间较为均匀的光区作为入射光源。通过对摄像机镜头的光圈和焦距进行调整，使得底片中的图案达到完整、清晰的最佳程度，避免了图像丢失有用的信息。5.2 摄像系统设计5.2.1 系统结构设计摄像系统主要由相机罩、相机支架、门板、数字摄像机和镜头构成。其中相机罩能够保证摄像系统在工作时处于密闭的暗示内，不受外界光源的影响。同时在相机罩顶部设有滑道，通过与相机支架之间的配合，实现相机位置的调整，从而保证在检片宽度调整时，摄像机始终能够调整至焊缝底片宽度的中点上方，保证图像采集的完整性。摄像系统的结构示意图如下：图5.2 摄像系统结构图图 5.3顶部滑道在摄像系统中，镜头与数字相机连接，安装于相机支架上，相机支架的顶部两端有平行滑轨，可方便插入相机罩的凹槽中，是相机的横向位置可以调节。5.2.2 摄像系统组成及性能(1)系统组成1、DH-HV2001UC彩色CMOS数字摄像机分辨率：1600X1200(1,920,000像素)光学尺寸：1/2英寸像素尺寸：4.2m4.2m模/数转换精度：10位帧率：16001200，10帧/秒；12801024，15帧/秒；640480，50帧/秒；320240，125帧/秒快门速度：1/100000s 1s信噪比：42dB动态范围：60dB清晰度：850线工作温度：0-60工作湿度：2080接C制标准镜头、支持用户二次开发。2、日本COMPUTAR百万像素级工业镜头型 号：M0814-MP（2/3英寸）焦 距：8mm、光圈：F1.4F16C(2)系统性能便携式数字化焊缝底片分析仪采用了一种USB2.0数据传输方式的高分辨率工业数字摄像机，在背景光源的照射下，当机械伺服系统带动胶片向某一方向做匀速移动时，数字摄像机便以高分辨率、线扫描的方式将焊缝底片中的图像以数据的形式采集到工控计算机当中，供图形图像处理系统处理。本系统采用的工业数字相机在保证图像空间分辨率和灰度分辨率的前提下,每秒可输出400*300像素图
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