【摘要】：軸承是機(jī)械工業(yè)中重要的基礎(chǔ)零部件,而鋼球作為球軸承的滾動(dòng)體,它的質(zhì)量?jī)?yōu)劣對(duì)軸承的運(yùn)動(dòng)精度、壽命、性能等起決定性作用,其中鋼球表面缺陷對(duì)鋼球質(zhì)量的影響尤為明顯,加工后的部分鋼球表面會(huì)存在麻點(diǎn),斑點(diǎn),燒傷,擦痕,劃條,凹坑等缺陷,這些表面缺陷使球軸承在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生大的噪聲和振動(dòng),是制約球軸承質(zhì)量提高的關(guān)鍵因素。國(guó)產(chǎn)鋼球的表面質(zhì)量與國(guó)外同級(jí)別的相比仍然存在較大的差距,造成這種差距的原因之一就是鋼球檢測(cè)技術(shù)的落后。開發(fā)一種價(jià)格適中,高速高效的鋼球表面質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備迫在眉睫。 本文提出的基于光纖傳感技術(shù)的鋼球表面缺陷檢測(cè)研究是以山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎(jiǎng)勵(lì)基金項(xiàng)目(鋼球表面缺陷的多光纖檢測(cè)機(jī)理研究)、山東省高等學(xué)�？萍加�(jì)劃項(xiàng)目(基于光纖傳感器的鋼球表面質(zhì)量檢測(cè)機(jī)理研究)、濟(jì)南大學(xué)校博士基金項(xiàng)目(軸承鋼球質(zhì)量檢測(cè)與分選控制系統(tǒng)研究)、企業(yè)委托項(xiàng)目(軸承鋼球質(zhì)量的檢測(cè)與分選控制系統(tǒng)開發(fā))為依托,以鋼球表面缺陷為研究對(duì)象,以反射式強(qiáng)度型光纖傳感器工作特性為基礎(chǔ),著重研究鋼球表面缺陷的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù),目的就是為了解決我國(guó)在鋼球表面質(zhì)量檢測(cè)方面自動(dòng)化程度低,效率低的“瓶頸”,開發(fā)出具有自己獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鋼球外觀檢測(cè)儀。 分析了鋼球表面缺陷參數(shù)和特征,用表面缺陷參數(shù)將表面缺陷量化,從表面缺陷深度、表面缺陷高度和表面缺陷反射率三個(gè)參數(shù)對(duì)鋼球表面缺陷進(jìn)行新的分類,將鋼球表面缺陷的檢測(cè)轉(zhuǎn)換為位移量和反射率的檢測(cè)。 基于均勻分布模型和準(zhǔn)高斯分布模型分別建立了單發(fā)單收和單發(fā)多收光纖傳感器數(shù)學(xué)模型,通過仿真分析光纖參數(shù)對(duì)光纖傳感器的影響,確立了鋼球表面缺陷檢測(cè)光纖傳感器參數(shù)(纖芯/包層直徑,數(shù)值孔徑等)。探索出粗糙表面散射理論和雙光束補(bǔ)償測(cè)量法在鋼球表面缺陷參數(shù)分離提取中的可行性,通過同軸型光纖傳感器實(shí)現(xiàn)了位移量和反射率兩類參數(shù)的分離提取。 建立了鋼球經(jīng)緯(子午線)展開機(jī)構(gòu)工作軌跡的數(shù)學(xué)模型并用Simulink進(jìn)行了仿真,分析了光纖探頭在鋼球上的掃描軌跡以及展開輪在實(shí)現(xiàn)經(jīng)緯展開方式的工作原理,為鋼球展開機(jī)構(gòu)的制作奠定了理論基礎(chǔ)。 基于調(diào)制技術(shù)和鎖相放大技術(shù),分析并設(shè)計(jì)了鋼球表面缺陷信號(hào)處理系統(tǒng),包括激光激勵(lì)驅(qū)動(dòng)電路、窄帶濾波電路、相敏檢波電路、移相電路、除法運(yùn)算電路、信號(hào)采集等,通過鎖相放大技術(shù)可以大大提高信噪比,消除掉由于展開機(jī)構(gòu)的振動(dòng)等因素帶來的噪聲,實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的采集,處理與顯示。 構(gòu)建了鋼球表面缺陷光纖檢測(cè)總體系統(tǒng),通過實(shí)驗(yàn)可以看出:用反射率參數(shù)來檢測(cè)鋼球表面缺陷,展開機(jī)構(gòu)振動(dòng)對(duì)其影響很小,不會(huì)出現(xiàn)將好球檢測(cè)為壞球的情況,但會(huì)出現(xiàn)漏檢的情況;用位移參數(shù)來檢測(cè)鋼球表面缺陷,展開機(jī)構(gòu)振動(dòng)對(duì)其影響非常大,甚至可能將信號(hào)淹沒,如果展開機(jī)構(gòu)做得足夠精密,可以很好檢測(cè)鋼球表面缺陷,用兩種參數(shù)同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)可以減小漏檢率。 通過分析與設(shè)計(jì),初步建立起一套基于光纖傳感技術(shù)的鋼球表面缺陷檢測(cè)體系,為以后鋼球表面缺陷檢測(cè)機(jī)的研制奠定基礎(chǔ)。
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【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH133.3;TP274

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 沈瑾瑾;基于鏡面成像顯微拍攝的鋼球缺陷檢測(cè)的研究[D];南京郵電大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：2465056