本文關(guān)鍵詞：鋼球表面缺陷檢測技術(shù)的研究

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【摘要】：滾動軸承在國民經(jīng)濟(jì)中素有“工業(yè)的關(guān)節(jié)”之稱,鋼球是它最常用的滾動體,肩負(fù)著承受載荷和傳遞力的作用。鋼球的質(zhì)量在很大程度上影響著軸承的精度、動態(tài)性能及其使用壽命。據(jù)國內(nèi)外相關(guān)資料統(tǒng)計,由鋼球表面缺陷引起的球軸承的振動和噪音的比例占71.4%,是制約球軸承質(zhì)量提高的主要因素。鋼球表面缺陷的檢測既是整個鋼球生產(chǎn)加工工藝的最后一道質(zhì)量檢測的關(guān)卡,又是決定鋼球出廠精度的關(guān)鍵性工序,由此可見,鋼球表面缺陷的檢測是影響鋼球質(zhì)量提高的關(guān)鍵性因素。目前,我國鋼球生產(chǎn)企業(yè)使用的鋼球質(zhì)量自動檢測裝置大部分依賴進(jìn)口,但是該設(shè)備價格昂貴在我國鋼球企業(yè)無法得到推廣使用;國內(nèi)眾學(xué)者針對鋼球質(zhì)量自動檢測裝置的研究大多還處于實驗狀態(tài),少部分研制成功的樣機(jī)也有待提高其檢測效率和準(zhǔn)確度。因此我國迫切需求開發(fā)一種價格適中、靈敏度較高、準(zhǔn)確度較好的鋼球質(zhì)量自動檢測儀,突破發(fā)達(dá)國家對高精度鋼球和軸承市場的壟斷。本文是在一系列項目基金的資助下展開的基于同軸多光纖RIM-FOS實現(xiàn)鋼球表面質(zhì)量自動檢測的研究,以Beckmann散射理論和雙光束比較設(shè)想為理論依據(jù),將光纖傳感技術(shù)和微弱信號處理的方法引入鋼球表面質(zhì)量的檢測中,結(jié)合STM32單片機(jī)系統(tǒng)和上位機(jī)系統(tǒng),力求研制出一套價格適中、高速高效的鋼球表面質(zhì)量自動檢測的裝置,以彌補(bǔ)我國在高精端軸承業(yè)的“短板”。本文基于鋼球表面缺陷參數(shù)的量化原理,結(jié)合機(jī)械行業(yè)鋼球表面缺陷的評定標(biāo)準(zhǔn),把缺陷分為粗糙類缺陷和位移類缺陷,便于光纖傳感器提取缺陷信息;以Beckmann散射理論和雙光束比較設(shè)想為理論依據(jù),提取鋼球表面的粗糙度或位移的信息。分析RIM-FOS的工作原理及其光纖結(jié)構(gòu)的設(shè)計,選用三圈同軸多光纖RIM-FOS對鋼球表面質(zhì)量進(jìn)行檢測。分析發(fā)射光纖出射端的光強(qiáng)分布,選取準(zhǔn)高斯分布假設(shè),依據(jù)球面幾何關(guān)系推導(dǎo)光纖傳感器的函數(shù)模型,為光纖傳感系統(tǒng)的標(biāo)定奠定基礎(chǔ)。分析設(shè)計鋼球表面缺陷檢測的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)的設(shè)計包括信號處理系統(tǒng)的設(shè)計和單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計;設(shè)計信號處理電路完成光信號向電信號的轉(zhuǎn)換并通過差動放大電路、帶通濾波放大電路和低通濾波放大電路逐級濾除噪聲干擾,放大有用信號,通過除法運(yùn)算電路的設(shè)計將缺陷的位移類特征單獨(dú)提取出來,獲得反映被測面位移缺陷的信息;單片機(jī)系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計方案,通過A/D轉(zhuǎn)換、串口通信、數(shù)據(jù)存儲等模塊的設(shè)計,采用C語言編程,實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換,并將采集的信號送到上位機(jī)進(jìn)行分析。制作電路板,搭建實驗平臺,通過對粗糙度標(biāo)準(zhǔn)樣塊的測量實驗,完成光纖傳感系統(tǒng)位移和粗糙度的標(biāo)定;通過對大量已知缺陷鋼球分別進(jìn)行鋼球表面缺陷粗糙度與位移的多次重復(fù)性測量實驗,初步建立輸出模擬電壓波形與鋼球表面缺陷類型的對應(yīng)關(guān)系,為鋼球表面質(zhì)量自動檢測設(shè)備的研制奠定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：鋼球 表面缺陷 光纖傳感器 信號處理 單片機(jī)
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG115.28
【目錄】：

• 摘要8-10
• abstract10-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 課題研究的背景及意義12-15
• 1.2 國內(nèi)外鋼球檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 國外鋼球檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 國內(nèi)鋼球檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 光纖傳感技術(shù)19-20
• 1.4 主要研究內(nèi)容20-22
• 第二章 鋼球表面缺陷檢測的理論分析22-35
• 2.1 鋼球表面缺陷的分類22-26
• 2.1.1 人工檢測的缺陷評定分析22-24
• 2.1.2 評定鋼球表面缺陷的參數(shù)分類24-26
• 2.2 鋼球表面缺陷檢測的光學(xué)原理26-27
• 2.3 光纖傳感器的理論研究27-33
• 2.3.1 光纖傳感器的原理與分類27-28
• 2.3.2 RIM-FOS的工作原理28-30
• 2.3.3 RIM-FOS光纖結(jié)構(gòu)的設(shè)計30-32
• 2.3.4 發(fā)射光纖出射端光強(qiáng)分布的理論模型32-33
• 2.4 鋼球表面缺陷檢測的總體設(shè)計方案33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第三章 光纖傳感器的建模與信號處理電路的設(shè)計35-53
• 3.1 同軸型多光纖RIM-FOS的簡介35-36
• 3.2 同軸型多光纖RIM-FOS的建模分析36-40
• 3.2.1 接收光纖有效受光面積的分析36-38
• 3.2.2 曲率對光強(qiáng)調(diào)制特性影響的理論分析38-40
• 3.3 信號處理電路的整體設(shè)計40-51
• 3.3.1 調(diào)制光源驅(qū)動電路的設(shè)計41-43
• 3.3.2 光電轉(zhuǎn)換與差動放大電路的設(shè)計43-45
• 3.3.3 帶通濾波電路的設(shè)計45-48
• 3.3.4 低通濾波電路的設(shè)計48-49
• 3.3.5 除法運(yùn)算電路的設(shè)計49-51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 第四章 鋼球表面缺陷檢測單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計53-69
• 4.1 鋼球表面缺陷檢測的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計53-54
• 4.2 單片機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計54-63
• 4.2.1 微處理器芯片選型54-56
• 4.2.2 電源電路56
• 4.2.3 串口通信電路56-57
• 4.2.4 A/D轉(zhuǎn)換電路57-58
• 4.2.5 數(shù)據(jù)存儲電路58-59
• 4.2.6 液晶顯示屏電路59-60
• 4.2.7 調(diào)試接口電路60-61
• 4.2.8 其它基本電路61-63
• 4.3 單片機(jī)系統(tǒng)的軟件設(shè)計63-68
• 4.3.1 單片機(jī)系統(tǒng)主程序設(shè)計63-64
• 4.3.2 采集時間與鍵盤輸入程序設(shè)計64-65
• 4.3.3 A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計65
• 4.3.4 液晶顯示程序設(shè)計65-66
• 4.3.5 串口通信程序設(shè)計66-67
• 4.3.6 報警指示程序設(shè)計67-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第五章 鋼球表面缺陷的檢測實驗69-79
• 5.1 搭建實驗平臺69-71
• 5.2 光纖傳感系統(tǒng)的標(biāo)定71-75
• 5.2.1 光纖傳感系統(tǒng)粗糙度的標(biāo)定72-74
• 5.2.2 光纖傳感系統(tǒng)位移量的標(biāo)定74-75
• 5.3 同軸多光纖RIM-FOS檢測鋼球表面的缺陷75-78
• 5.3.1 鋼球表面粗糙類缺陷的檢測實驗75-76
• 5.3.2 鋼球表面位移類缺陷的檢測實驗76-78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 第六章 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 結(jié)論79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-84
• 致謝84-86
• 附錄86

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋菲;;用于軋輥磨損度檢測的傳感器探頭系統(tǒng)設(shè)計[J];電子測試;2015年11期

2 張永乾;;滾動體加工工藝技術(shù)與裝備發(fā)展方向[J];軸承;2015年04期

3 龍莉;羅安智;李琦;;近年我國軸承鋼生產(chǎn)及需求分析[J];冶金經(jīng)濟(jì)與管理;2014年05期

4 劉鐵根;王雙;江俊峰;劉琨;尹金德;;航空航天光纖傳感技術(shù)研究進(jìn)展[J];儀器儀表學(xué)報;2014年08期

5 王琛;雷銀照;;鋼球表面缺陷識別方法[J];無損檢測;2014年03期

6 劉青;張進(jìn)華;黃軍勤;;基于機(jī)器視覺的鋼球表面缺陷檢測和分類[J];軸承;2013年10期

7 謝鳳芹;肖林京;路亞鵬;張華宇;;一種用于鋼球表面缺陷檢測的電渦流傳感器研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2012年11期

8 艾長勝;于潤祥;孫選;張輝;沈文眾;;軸承鋼球質(zhì)量在線檢測與分選系統(tǒng)的研究[J];測控技術(shù);2009年10期

9 張愛萍;;存儲器在數(shù)字通信中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J];電腦開發(fā)與應(yīng)用;2008年10期

10 金遠(yuǎn)強(qiáng);馬惠萍;周巖;;基于光強(qiáng)余弦分布的同軸型光纖位移傳感器設(shè)計[J];傳感器與微系統(tǒng);2008年07期

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本文編號：852521