摇臂组件槽间距检测机控制系统设计

　　摘 要

　　现在的汽车行业快速发展,对于汽车零部件尺寸要求变得越来越高,必须进行高精度高效率的检测和分选,摇臂组件便是其中之一.摇臂组件槽间距检测机控制系统采用西门子 PLC 主要控制,首先要手动的将摇臂组件所测工件装入夹具,再借助步进电机驱动传送带,通过一定的时间间隔将摇臂组件连续地传送给视觉检测装置,位置传感器在摇臂组件所测工件到达后发出信号,plc 发出指令,CCD 相机拍摄图片,传到图像采集卡,经处理后自动辨别不同间隙的工件,plc 给出信号,气动机械手动作,将 5mm,6mm,不合格的摇臂组件所测工件分别放入不同料槽.这样一个摇臂组件槽间距检测机控制系统就基本完成了.这种控制系统运行可靠,检测出的摇臂组件误差率低,劳动生产率能得到显著提高,劳动强度会大大降低,所以说其具有广阔的应用前景.

　　关键词:视觉检测 气压传动 CCD PLC 控制

　　ABSTRACT

　　With the rapid development of the automotive industry, the requirements for the size ofautomotive parts are getting higher and higher, and high-precision and high-efficiency detectionand sorting must be performed. The rocker arm assembly is one of them. Rocker assembly slotgap detection machine control system uses Mitsubishi PLC main control, first manually to theworkpiece measured by the rocker arm assembly into the fixture, and then drive the belt with astepper motor, through a certain time interval continuously transmitted to the visual inspectiondevice The position sensor sends a signal after the arrival of the workpiece measured by therocker assembly. The plc sends an instruction. The CCD camera takes a picture and transmits itto the image acquisition card. After processing, the workpiece with different clearances isautomatically identified. The signal is given by the plc and the pneumatic manipulator moves. 5mm, 6mm, unqualified rocker arm components were placed in different troughs. Such arocker assembly slot gap detector control system is basically completed. The control system isreliable in operation, low in the detection and sorting error rate, markedly improved laborproductivity, greatly reduced labor intensity, and has broad application prospects.

　　Key Words:Visual inspection;Pneumatic transmission;CCD;PLC control

　　目录

　　1.绪论 ...............................................................................1

　　1.1 课题的目的和意义 .......................................................1

　　1.2 基础、现状与趋势 .......................................................1

　　1.3 课题研究的主要内容 .....................................................2

　　2. 系统总体结构设计 ........................................................3

　　2.1 系统结构设计................................................................3

　　2.2 系统工作流程................................................................3

　　3. 系统硬件设计 .................................................................4

　　3.1 PLC 控制模块 ...........................................................4

　　3.2 步进驱动模块................................................................5

　　3.3 视觉模块....................................................................7

　　3.4 相机选型.........................................................................8

　　3.5 光源选择 ...................................................................10

　　3.6 电气元件选择 ..........................................................11

　　3.6.1 三位五通电磁阀的选型 ..............................................11

　　3.6.2 接近开关的选型 .........................................................12

　　3.6.3 按钮的选型 .............................................................13

　　3.6.4 低压断路器的选型 ..................................................14

　　3.6.5 触摸屏选型 .............................................................14

　　3.7 硬件主要元器件列表清单............................................15

　　4. 气动分拣控制 ................................................................17

　　4.1 气动机械手的动作前系统控制要求 ...............................18

　　4.2 次品控制过程 ...............................................................18

　　4.3 正品控制过程...............................................................18

　　4.4 气压传动系统原理分析 ..................................................19

　　5. PLC 控制..........................................................................21

　　5.1 PLC 输入输出端口分配(I/O 分配)..................................21

　　5.2 PLC 硬件接线图 ........................................................22

　　5.3 PLC 控制流程图........................................................23

　　5.4 PLC 控制梯形图........................................................25

　　5.4.1 程序初始化 .............................................................25

　　5.4.2 步进电机参数的写入 .............................................25

　　5.4.3 自动控制程序 ......................................................26

　　6. 触摸屏的界面设计 .......................................................29

　　7. 结论 ........................................................................33

　　参考文献 .......................................................................34

　　致谢 ................................................................................35

　　附录 ................................................................................36

　　附录一:程序流程图.............................................................36

　　附录二:气动原理图.............................................................39

　　1.绪论

　　1.1 课题的目的和意义

　　发动机摇臂组件槽间距有严格要求,组件在装配之前需完成槽间距的参数确定.本课题旨在设计一种摇臂组件槽间距检测机控制系统完成槽间距的在线监测,确定发动机摇臂组件槽间距是 5mm 或是 6mm 还是不合格,不合格产品要进行在线剔除.并对 5mm 和 6mm的进行分拣.

　　1.2 基础、现状与趋势

　　摇臂组件槽间距检测是摇臂组件生产的一个重要环节.对于摇臂组件槽间距检测来说,按使用的检测手段的差异性,可分为依靠人工检测、依靠机械检测和系统自动检测.而今技术发展日新月异,固守传统做法采用人工进行摇臂组件槽间距检测是行不通的.更何况如果就直接采用人工检测的手段来进行摇臂组件槽间距的检测,会使得检测效率低下,而且还显著的提高了检测成本,这样做是无法适应日益激烈的市场竞争的.

　　机器视觉检测技术是一种便捷,新颖并开始被广泛运用的技术.它借助了计算机、工业相机,图像采集卡,PLC 以及其他用来辅助检测的设备,从而开发出针对产品的尺寸误差,零件装配精度,表面粗糙度,平行度,平面度,产品表面缺陷等进行检测的各种测量系统.又或者是像形状识别、颜色识别、OCR/OCV、条形码和二维码识别等这样的识别系统.

　　由于基于机器视觉的工件检测具有比较灵活的非接触无损耗的测量方式并且具有测量范围覆盖的比较广,集成化程度高,有快速反应及处理的能力等优势特点,引起了越来越多人的关注.人们渐渐开始思考怎么样才能更好的利用机器视觉技术进行自动化检测,从而经济有效的提高对于机械零件几何误差的检测精度.所以说应用机器视觉来检测汽车摇臂组件槽间距是大势所趋和明智之选.

　　气动机械手是一种基于气压传动的多功能机构,可以用来搬运工件,代替人类完成在各个或简单或复杂的工况中的很多工作.有些工作的工作环境差,工作强度高,一般人类难以承担或者勉强能完成但完成的结果准确度不高.这时,气动机械手便可以代替人类进行工作,与此同时可以大大提高生产的自动化程度和机械化程度.不仅如此,有的工作环境甚至还可能对人类的身体健康和心理健康造成伤害,使用气动机械手代替人类在有毒和有害的情况工作可以保护工作人员的安全.气动机械手通常可以作为数控机床,工件运输带或者是其他常用的机械机构的附加部分.举例来说,气动机械手经常用来作为自动化制造机床的一部分或者是在自动生产线上担任装卸和传递工件的工作.对于机械手系统来说最重要的部分一般是执行系统和控制系统,它的执行机构和控制机构一般由液压、气动或电机来进行,而气动机械手具有方便,经济,易于控制的特点.

　　现在传送带已经广泛应用于各种行业,比如产品运输、自动化物流、粉末冶金、建材搬运,已经逐渐成为工业自动化生产中常见的运输设备之一.PLC 控制是以微处理器控制技术为基础,而且融合了工控 PC 技术、一般自动化控制技术和数据通信技术等各种技术而发展起来的一种可以用来实现工业自动化的一种常用控制技术,现在使用 PLC 进行控制的各种自动化设备已经成为工业自动化控制领域的主流设备.

　　总的来说,工件自动检测与分拣是自动化生产线上的一项重要应用,而机器视觉检测技术拥有快速和非接触的特点,如果将机器视觉技术应用于检测领域,并且通过 CCD 检测来引导机械手进行抓取、搬运等一些高度重复的任务作业,不但是对于提高自动化生产线的自动化水平有好处,还是对于拓宽 CCD 视觉检测的应用范围都具有十分重要的意义.

　　所以说此次摇臂组件槽间距检测机控制系统设计采用了 PLC 控制,CCD 视觉检测,气动分拣是符合现今的技术发展的基础,现状与趋势的.

　　1.3 课题研究的主要内容

　　课题的研究分为六部分展开:

　　第一部分,对摇臂组件间距检测机控制系统设计的目的及意义进行简单的探究,对国内外的研究现状及未来的发展趋势进行初步的浅层次的探讨.

　　第二部分,对系统总体结构进行设计,明确系统工作流程

　　第三部分,对摇臂组件间距检测机控制系统所用到的硬件进行设计选型,选择合理的 PLC,相机,电机以及相应的控制元器件,列举出硬件主要元器件的清单.

　　第四部分,进行系统气动分拣部分控制结构设计,总结控制系统的工作原理,明确控制要求,安排控制动作顺序,完成控制流程

　　第五部分,对机构控制系统进行软件设计,绘制 PLC 硬件接线图,分配 I/0 点绘制plc 程序流程图,绘制梯形图并对程序中关键步骤的梯形图进行分析说明.

　　第六部分,触摸屏的界面设计.

　　2. 系统总体结构设计

　　2.1 系统结构设计

　　摇臂组件槽间距检测机控制系统设计主要由上料机构、视觉检测机构、分拣机构等组成,主要器件有:传送带,步进电机,气动机械手,CCD 相机,触摸屏,电气控制柜等.控制系统的主要结构示意图如图 2.1 所示.

　　2.2 系统工作流程

　　首先要手动的将摇臂组件所测工件装入夹具,再借助步进电机驱动传送带,通过一定的时间间隔传送给 CCD 视觉检测装置,位置传感器在摇臂组件所测工件到达后发出信号,plc 发出指令,CCD 相机拍摄图片,传到图像采集卡,从而自动辨别不同间隙的工件,plc 给出信号,再通过传送带将所需检测的工件向前传送至工件的气动分拣装置,到达位置触发开关后,传感器发出指令,气动机械手动作作,将 5mm,6mm,不合格的摇臂组件所测工件分别放入不同料槽.这样一个摇臂组件槽间距检测机控制系统就基本完成了.

　　…………由于本文篇幅较长,部分内容省略,详细全文见文末附件

　　7. 结论

　　摇臂组件槽间距检测机控制系统,可根据视觉检测部分的检查结果,再通过 PLC 控制气动机械手从而较好地实现对产品零部件不同要求的合格品和次品的分拣功能,具有运行方式可靠,控制简单便捷,调试和维修较为方便,成本适中等优点.这一系统使汽车摇臂组件的检测更加的方便快捷,且检测的精度高,降低了劳动力成本,而且 PLC 自动检测系统故障率低,能有效提高工厂的效益,因而具有很大的市场推广应用价值.

　　致谢

　　首先,我要感谢这次的毕业设计论文的指导老师胡朝斌.在毕业设计的过程中,老师给了我们多方面的指导.在遇到问题时给了我们很多指导.

　　同时,也要感谢负责机械结构设计的同学洪雨辰.在这次毕业论文的完成过程中,和洪雨辰同学在各个方面都进行了积极的讨论和研究.在这一过程中,虽然遇到过很多困难,但我们相互学习,共同进步,克服了遇到的困难.

　　在毕业设计的完成过程中,不仅使我们巩固了大学四年来学习过的相关的专业基础知识,锻炼了相关的专业技能,而且还开始思考和尝试解决一个实际的工程项目.

　　这次的毕业设计论文是在胡朝斌老师的指导下和负责机械结构设计的同学洪雨辰的互相讨论和互相帮助下完成的.在此,向胡朝斌老师和洪雨辰同学表示由衷的感谢并致以最崇高的敬意!

　　最后,感谢各位评委和老师在百忙之中评阅本论文,也恳请各位老师指出错误和不足之处,学生不胜感激.
　　参考文献
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