滚珠直径自动分选机测控系统设计本科毕业设计

毕业设计任务书课题名称:滚柱分选装置检测控制系统设计学生姓名专业班级时间指导教师摘要工业的发展对轴承的性能、寿命和可靠性提出了更高的要求，其质量取决于设计、制造和检测各个环节，而滚柱直径的误差是影响轴承质量的关键因素。

在实际生产中测量滚柱尺寸时，因为数量较大，人工检测和分选比较困难，本文主要介绍一种由单片机控制的精密滚柱直径筛选系统，通过机械输送、电测的方式完成滚柱的自动检测及分选，实现自动高效筛选，对轴承的生产具有重要意义。

本设计推料气缸前端装有推杆，滚柱落下后能将其准确地推到限位挡板的位置，通过钨钢测头检测滚柱误差，并将测量值送相敏检波放大器处理后再送电压放大器放大，把与直径误差值成正比的电压值送单片机的模拟量输入模块处理后，根据误差大小来决定具体打开哪一个翻板，再由电磁机构将限位挡板抽离，从而将滚柱送入不同的分料箱，料箱中装有油类物质，在滚柱落入料箱中时起到缓冲作用，使滚柱表面不受磨损，保证其精度。

仿真实验证明，本设计采用的方法是可行的，基于单片机的的轴承检测系统控制可以提高轴承检测的自动化程度。

关键词：精密滚柱；单片机；模拟量；直径筛选AbstractThe development of industry of the bearing performance that service life and reliability put forward higher reques t, it’s quality depends on the design, manufacture and testing each link, and the diameter of the roller bearing the influence error is the quality of key factors. In the actual production of measuring roller size, because the amount is larger and artificial detection and sorting is more difficult, This paper mainly introduces a kind of controlled by SCM precision roller diameter filter system that through the mechanical transmission, electrical measurement is completed the way the automatic test and sorting of roller, to realize efficient on-line inspection, it has important meaning of the bearing production.This design push material cylinder with front push rod, roller falls to take its accurately pushed to the limit the position of the panel, through the tungsten steel side roller error detection head, and the measured value send phase sensitive detection amplifier after treatment，send voltage amplifier amplification, the diameter is proportional to the error of the voltage value send SCM analogue input module after processing, according to the error size to decide which one specific open the flap, then the electromagnetic organizations will limit baffle pull away, and thus will roller into different points material box. In the material box with oil material, and in the roller to fall into a buffer material box hitting effect, make roller surface from wear and ensure its accuracy.The simulation results show that the method used in this design is feasible, bearing control detection system based on the SCM which can increase the degree of automation for bearing detection.Key Words: Precision roller, SCM, Analog, Diameter filter1 绪论1.1 课题的背景和研究意义跨入二十一世纪，随着全球经济一体化和贸易自由化的发展，各国轴承工业发展水平之间存在的差距将会不断缩小，地区存在的成本优势也将不再明显，轴承工业的竞争将更多地体现在技术竞争上，只有掌握了技术的优势，才能处于领先地位。

1 前言1.1设计的目的和意义生产中经常需要进行球体尺寸的分选，例如轴承钢球，其直径尺寸的一致性直接影响轴承的动态特性，选择不当容易导致轴承失效，从而影响整个系统的传动性能。

因此在轴承安装之前必须对滚珠的直径尺寸进行测量和分选。

由此可见，对球体尺寸进行精确分选是很有必要的。

而以往大多数分选方法成本高、分选效率低，所以设计球体尺寸自动分选机具有非常积极的现实意义。

1.2国内外现状球体分选的传统方法是采用千分尺或目测[1]等方法进行人工分选，这类分选方法的弊端是劳动强度大、分选效率低、精度低等等。

随着科学技术的发展，出现了利用筛分原理制造的球体分选机，还出现了利用光电传感器检测物料的尺寸、外形等因素的光电式尺寸分选机。

在国外，日本三丰的图像尺寸测量仪在放置工件后仅需按一下就可进行球体尺寸测量，其操作简单、测量精确；美国OGP复合式（接触式和非接触式）三坐标测量机采用OGP全视野影像处理与先进的Z轴自动聚焦技术保证了测量的高精度，附加的接触式探针和激光头可提高多元传感器的效率；德国GOM公司的ATOS三维扫描仪为工业测量提供了一种非接触式的三维光学测量和质量评估的解决方案，可以对不同尺寸的球体进行三维测量，更提供了完整的误差分析和评估功能；德国耶拿钢球直径测量仪采用海德汉高精度光栅传感器及独特的测量辅助装置确保了仪器的高精度及良好的稳定性，适用于钢球、陶瓷球等生产和使用单位的品质检测。

虽然国外的设备测量精度高，但是价格比较昂贵，并且需要大量的维修费。

另外，一些厂家只能生产特定直径的球体分选机，对于分选不同直径的球体必须采用不同规格的分选机，这就导致制造成本高、使用不方便。

1.3 设计的内容在生产中经常会有一些球体零件的直径超出公差范围，需要挑出。

本设计的主要内容是设计一台球体尺寸自动分选机，实现对球体按尺寸要求自动分拣，即将直径在公差范围内的球体留下，将直径在公差范围外的小球挑出来。

2 总体方案设计2.1功能与性能要求分析本设计要求将直径范围为3.0mm～10mm的球体按公差范围分选出来：直径小于最小极限尺寸的球体被分选到容器1中；直径在公差范围内的球体被分选到容器2中；直径大于最大极限尺寸的球体被分选到容器3中。

1 滚柱直径自动分选装置简介滚柱直径自动分选装置的结构和工作原理示意图如图 1 所示。

从振动料斗送来的滚柱按顺序进入落料管5。

电感测微器的测杆在电磁铁（图中未画出）的控制下，先提升到一固定高度，汽缸推杆 3 将滚柱推入电感测微器测头正下方（电磁限位挡板8 决定滚柱的前后位置），电磁铁释放，钨钢测头7 向下压住滚柱，滚柱的直径大小决定了电感测微器中衔铁的位移量。

电感传感器的输出信号经相敏检波电路和电压放大电路处理后送入计算机，计算出直径的偏差值。

测量完成后，电磁铁再将测杆提升，限位挡板8 在其电磁铁的控制下移开，测量好滚柱在推杆 3 的再次推动下离开测量区域。

这时相应的电磁翻板9打开，滚柱落入与其直径偏差值相对应的容器10中。

同时，推杆3 和限位挡板8 复位。

本文综合论述了研究轴承直径自动检测分选装置的意义、轴承直径测量分选技术的现状及目前国内外的发展动态。

在分析比较了各种常用轴承直径测量分选方法的基础上，结合轴承测量过程中的特点和工作环境，确定了轴承滚柱直径自动检测分选装置的设计方案。

本课题主要研究滚柱分选装置以下几个方面的内容：1．滚柱自动分选装置执行系统的分析与选择执行系统是由传动部件与机械构件组成，是实现各种运动的实体。

主要包括落料斗、气缸、测微器、挡板等。

2．滚柱分选装置驱动系统的分析与选择驱动系统是向执行系统各部分提供动力的装置。

通过对液压、气压、电气三种驱动方式的比较，本设计选择电气驱动的方式。

3．滚柱分选装置控制系统的设计。

2013年6月1日滚珠自动分选机测控系统设计摘要：本设计是针对滚珠按直径自动分选的难题，提出一种采用CCD光电传感器来实现对滚珠直径进行测量的方法。

通过对CCD中被挡光部分的像元个数的计数，从而获得滚珠的实际直径，经过系统中单片机的自动分析判断，启动分选装置，将符合条件的滚珠分选出来。

该方案可较好的实现滚珠的自动分选，是光电技术在滚珠分选行业的典型应用。

关键字：滚珠；分选机；CCD-TCD142D传感器；89C52单片机；误差分析s目录1 绪论 (1)1.1 滚珠分选机研究的现状 (1)1.2 研究内容 (1)2 方案设计 (2)3 分选机模块设计 (3)3.1 上料装置 (3)3.2 送料装置 (4)3.3 测量部分 (6)3.3.1 测量装置 (6)3.3.2 激光发射端 (7)3.3.3 CCD光电传感器 (8)3.3.4 CCD-TCD142D传感器 (10)3.4 分选部分 (11)3.4.1 分选原理 (11)3.4.2 分选装置 (12)4 系统软件设计 (13)4.1单片机 (13)4.1.1 AT89C52简介 (13)4.1.2 引脚介绍 (13)4.2 CCD-TCD142D电路 (16)4.3 二值化电路处理 (17)4.4 输入模块 (18)4.5 显示模块 (19)4.6 分选模块电路设计 (20)4.7 总体电路设计 (21)4.8 系统程序设计 (21)5 测量误差分析及误差消除方案 (22)5.1 误差分析的要素 (22)5.2 随机误差 (23)5.2.1 滚珠热胀冷缩引起的随机误差 (23)5.2.2 被测滚珠尺寸产生的测量误差 (23)5.2.3 被测滚珠表面粗糙度引起的误差 (24)5.3 系统测量误差 (25)5.3.1 测量环境中杂质引起的误差 (25)5.3.2 传感器定位引起的误差 (25)5.4 本章小结 (26)6 结论 (27)附录一 (28)附录二 (29)附录三 (30)参考文献 (31)致谢 (32)1 绪论1.1 滚珠分选机研究的现状调查资料表明，国内外对轴承滚珠的分选装置的研究经历了很长的一段时间，它作为轴承制造业中重要的专用设备，对提高轴承质量，提高生产效率，减轻工人的劳动强度，具有十分重要的意义。

摘要一个国家综合国力的衡量标准就是工业的发达程度。

而轴承的性能、寿命及可靠性又代表着一定的工业发展程度，轴承的质量不仅取决于设计、制造还取决于检测环节。

检测环节中常出现的问题就是检测误差，误差是影响滚珠质量的关键因素。

在实际生产中造成检测误差值的因素有两点，一是测量量大，二是人工测量存在读数误差。

为了提高生产中滚珠的测量精准度，本文中设计了一种由PLC控制的滚珠直径分拣系统，通过机械传送、传感测量的方式完成滚珠的自动检测与分拣，该系统不仅提高测量精度还提高了分拣的效率。

本设计的要求是，推杆将滚珠推到限位挡板处，到达挡板后，钨钢测头测量直径误差，将所得数字信号转换为电模拟信号并经放大电路放大后送到PLC的模拟量处理模块，据此打开相应的电磁翻板，再由推杆将滚珠送到不同的分料箱。

此系统既可节约成本、提高测量精度，又能提高分拣效率，有广阔的市场发展前景。

关键词：PLC 精密测量滚珠分拣AbstractThe measure of a country's comprehensive national strength is a developed industry.And bearing performance, life and reliability of represents a certain degree of industrial development, the quality of the bearing depends not only on the design, manufacture also depends on the test link.Inspection processes often appears the problem is error, error is a key factor affecting the quality of ball.Value error caused in the actual production there are two factors, one is measured quantity is big, the second is artificial measurement reading error exists.In order to improve the measurement accuracy of the production of ball bearing, this article designs a kind of ball diameter sorting system controlled by PLC, completed by means of mechanical transmission, sensor measuring roller automatic detection and sorting, the system not only improve measurement accuracy but also improve the sorting efficiency.The requirements of this design is that the push rod to push the ball to the limit baffle, arriving at baffle, the tungsten probe diameter measurement error, proceeds to analog signal and digital signal is converted to electricity by amplifying circuit to enlarge PLC analog processing module, magnetic flap open accordingly, by putting the ball again to different container.This system can not only save costs, improve the measurement precision, and can improve the efficiency of sorting, have broad market prospects.Keywords: PLC precision measuring ball sorting目录摘要 (1)Abstract (2)目录 (3)第一章绪论 (4)1.1系统研究的意义 (4)1.2 系统主要研究内容 (4)1.3系统控制要求 (5)1.4系统任务分析 (7)第二章系统硬件设计……………………………………………………………………………....8茕桢广鳓鯡选块网羈泪。

工件自动分选装置控制系统设计毕业设计xx学院毕业设计（论文）中期报告设计（论文）题目：工件自动分选装置控制系统设计系：机电工程系专业：测控技术与仪器名称：XXX讲师：XXX辅导教师：xxx二千零二十一5月5日一、毕业设计题目说明本设计通过plc、组态软件等技术对工件自动分选装置进行控制，实现自动化控制、人机交互等功能，在现场可以通过传感器对工件进行识别，同时用机械手对工件进行分选。

通过上位机对plc控制实现装置的启停，在现场的人机界面上可以对现场的运行状况进行显示。

对于系统输入点，有两种方式：信号采集和模式选择。

工件识别传感器通过数据通信与PLC相连，由急停按钮、信号判断采集、位置采集等部分组成。

模式选择由三部分组成：自动、手动和返回原点。

在正常运行期间，整个过程自动完成。

用户可以通过上位机操作机器，改变机器的运行状态。

此外，作为调试或维护过程中的一个步骤，添加了手动状态的开关。

紧急停机用于处理突发故障，防止突发故障对系统造成损害，确保生产线的安全。

2、设计内容1设计任务总体设计方案是根据工件自动分选装置控制系统的要求，以可编程控制器（plc）为中心，进行硬件选型，并绘制梯形图、电器原理图及外部接线图，最后制作人机交互界面，实现仿真。

首先，收集相关数据，掌握可编程控制器（PLC）的编程和使用方法，学习使用组态王软件为本课题编制相应的人机界面程序做准备。

其次，分析控制系统的控制要求，熟悉工件自动分选装置的流程，掌握应用到的气缸技术、电机控制技术及相关的基础知识。

第三，根据分拣装置的工艺要求，合理布置机械机构的运动部件，熟悉滚筒和电机的驱动方式。

列出所设计PLC控制系统的I/O清单，以便于绘制梯形图、电气原理图和外部接线图。

接下来，对电器元器件进行选型，尤其是plc的选型；分配plc的i/o接口，画出该控制系统的电气原理图及外部接线图。

然后，编制了PLC梯形图和程序清单，利用组态王软件制作了人机操作界面，并实现了仿真。

目录第一章概述1.1 设计内容和任务1.2 工作原理及组成1.3 本论文的结构安排第二章电子称的研究目的、意义及研究现状2.1 研究目的及意义2.2国内外的研究现状第三章系统实现方案及论证3.1 系统实现方案3.2 方案可行性论证3.3 具体实施方案简介第四章系统硬件设计4.1 机械部分的设计4.2 ADC0809芯片4.3 AT89C51单片机第五章控制系统的总体设计5.1 主程序5.2 子程序总结致谢参考文献摘要在现有电子分选称的基础上，对其测控系统进行了重新设计,该系统为单片机控制。

在保持原有测控功能的前提下，操作更加灵活、简便，降低了设备成本。

该单片机测控系统以AT89C51为核心，配以称重传感器、输入键盘、输出显示等几个部分。

工作时，由电机驱动输送链轮将成品送入输送道，通过安装在输送道下的压力传感器检测成品重量，将成品的重量信号转换为模拟的电压信号，模拟电压信号先经过信号调理电路放大、滤波，再经A/D转换器模数转换后，送入以AT89C51为核心的主机电路进行数据处理。

当主机采集到代表成品重量的数字信号时，系统软件对信号进行运算和判断，得出成品是否合格,向相应分选开关发出开关量信号，这里，开关量信号必须通过软件延时，确保成品到达分选口时，电磁阀才将分选开关打开，从而使得不合格成品准确地落入相应的分选容器中，从而剔除不合格成品。

最终实现对成品的动态称重和实时分选控制。

该测控系统设计方案合理可行，操作简便灵活；能够预先设置分选等级，实现多种产品的分选，具有较好的通用性和灵活性。

关键词: 单片机；电子称量；成品分选；检测系统AbstractIn the existing electronic sorting says, on the basis of its redesigned the measurement and control system, the system for single-chip microcomputer control. In keep original under the premise of measurement and control functions, operating more flexible, simple and reduce the equipment cost. The microcontroller measure-control system USES AT89C51 as core, match with weighing transducer, input/outputkeyboard display several parts. Work, driven by A motor transport sprocket the finished into conveying word, by installing in transmission way under pressure sensor detects the finished product weight, weight signals are converted to simulate voltage signal and simulation voltage signal after signal regulate circuit amplification, filtering, then after A/D converter frequency-field, to USES AT89C51 as core host circuit data processing. When a host acquisition to represent finished the weight of the digital signal, the system software to signal calculations and judgment, draw the finished product, if they are qualified to corresponding sorting switch switch quantity issued signals, here, switch quantity signals must through software delay, ensure products reach sorting mouth, electromagnetic valve will sorting switch, thus make the non-conformity goods accurately fall into the corresponding sorting containers, thereby eliminating unqualified products. Finally realize for the finished products of dynamic weighting and real-time sorting control. The measurement and control system design scheme is rational and feasible, simple operation flexibility, Can a preset level to achieve a variety of product.Keywords: SCM, Electronic weighing, Finished sorting, Detection system第一章概述1.1 设计内容及任务1.在温度、压力、流量、机械量（含位移、速度、加速度等）、液位、组分、成等常见参数中，选择有工程应用价值的一个或几个参数作为本课程设计要构造的检测系统的被测参数。