基于光纤传感器的钢球检测机-毕设论文.doc

《基于光纤传感器的钢球检测机-毕设论文.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、济南大学毕业设计1前言1.1课题背景及意义在现代化的生产过程中，随着科学技术的不断发展，球轴承变的越来越重要。其中钢球是球轴承的关键部分，轴承的运动性能、精度、寿命等都和钢球的质量有着重要的关系。近年来，随着我国机械自动化水平的不断提高，对机械零部件的质量标准也随之更加严格，要求轴承在规定的负荷和角速度下，应能长时间地保持旋转的精度，这就对轴承零部件的表面及内部缺陷精度有严格的要求。为此，钢球的质量是衡量轴承质量的一项重要指标。2002年国家轴承质量监督检验中心对将国内和国外的多个型号深沟球轴承的寿命进行对比，试验结果显示，国内的生产厂家所提供的77套轴承中，其中有

2、17套轴承为钢球失效，而国外轴承生产厂家所提供的77套轴承中，都未发生钢球失效。通过实验统计显示，在轴承失效的形式中，由于钢球表面的划痕、裂缝等缺陷而引起的轴承失效高达42%。因此，钢球表面缺陷的程度是影响轴承质量的一项非常重要因素，必须对钢球球进行严格的检测。目前虽然随着钢球制造工艺水平的不断提高，钢球缺陷的种类和数量在很大程度上得到了控制，但钢球生产厂家不能将全部钢球的质量通过提高加工工艺水平来保证，保证钢球表面质量最终是要靠质量检测环节来实现的，因此钢球表面质量检测一直为钢球行业的一个重要研究方向。我国的钢球制造业虽然经过几十年的发展，成为钢球制造大国，但还不

3、是钢球制造强国，国产钢球的表面质量和国外同级别的相比仍然存在很大的差距。基于光纤传感技术的钢球表面质量检测课题的提出就是为了解决我国在钢球表面质量检测方面自动化程度低，效率低等问题，开发出具有自己独立知识产权的钢球表面检测仪，打破国外检测设备垄断格局，提高国内钢球在国际市场中的竞争力。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状据了解国外对钢球表面质量自动检测的研究已有几十年的历史，在国外的发达国家，钢球自动检测技术已被广泛推广应用。日本Daio公司研发的钢球自动检测机是通过非接触式的光学探伤法来检测钢球表面缺陷及其表面粗糙度，其依靠32个光电传感器对球面进行全面展开

4、检测，并进行自动化振动分类，，这种设备分为S型（干式）及S-W型（在油中检测的湿式）二种类型。其展开部分是由螺旋辊和圆筒辊组成的，螺旋辊是由合金铜加工而成的，圆筒辊是由尼龙制造而成的。钢球相对于传感器通过旋转来变换位置，即回转展开，32-21-济南大学毕业设计个光电传感器同时捕捉钢球表面反射光的变化，然后通过集成电路来判断钢球质量的好坏，并通过振动进行自动分类。这种检测方法中展开机构较简单，但是用到的传感器较多，浪费严。近几年来，结合钢球检测的要求，世界各国都将钢球检测技术研究的方向不断的转向涡流检测技术，例如英国、捷克、日本等国就相继采用涡流原理进行钢球检测。这其

5、中研究最成功的要属捷克SOMET公司研发的AVIKO系列钢球表面质量自动检查仪。由于操作起来较方便，结构紧凑，检测效率较高，很快就被许多国家钢球生产厂家所采用，其次就是日本大旺钢球株式会社研发的钢球自动检测机。捷克SOMET生产的钢球表面质量自动检查仪中一个典型的AVIKO系统，，一般由涡流探伤检测、信号采集、缺陷识别等几部分构成，其系统组成如图1.1所示。钢球涡流检测信号采集缺陷识别内伤识别图1.1AVIKO系统构成钢球的涡流探伤检测一般采用电涡流传感器，它可以检测出钢球的内部是否有缺陷（例如内部裂纹、缩孔等）。通常在信号采集部分通过光源、接收光传感器等来获得钢球

6、表面的相关信息。缺陷识别部分是由DSP（digitalsignalprocessing）处理器和AVIKO软件共同组成，来完成对钢球内部缺陷的识别。AVIKO系统的工作原理图：图1.2钢球涡流探伤自动检测仪原理图-21-济南大学毕业设计由图1.2知，当有钢球通过的时候，电涡流检测装置首先受到触发，发出钢球内部是否有质量缺陷的信号，然后通过光电检测装置的钢球由主动轮进行驱动，展开轮将钢球的表面全部展开，同时缺陷自动识别部分进行缺陷识别，并实时的将识别结果送至控制器后，控制器通过比较分析给出分类结果（合格品或是不合格品，其中不合格品中包含可修复钢球和不可修复钢球两类）。

7、综合观察此产品，在AVIKO检测系统中的所用到的关键技术应为：（1)展开轮的设计与加工；(2)表面缺陷类别的确定。通过AVIKO系列钢球表面质量检查仪的功能可知，安装不同的附件后该仪器就可以检测直径在φ5.8～60mm范围内的钢球。但它最大缺点是不可以检测成品球，只可以检测半成品球。随着科技的不断进步，捷克Strojimport公司研发的AVIKOK-E型钢球自动检查仪，通过改进，设计采用了先进的子午线展开轮、转角电磁铁等结构，它的体积小、操作方便，而且通过涡流探头来检查内部微裂纹、红外激光来进行表面检查、振动来检查较大缺陷等功能，并且实现对钢球表面缺陷进行自动