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  • 检测运输过程中,不同内包装(纸包装和网袋包装)的黄花梨的振动情况,以及不同内包装的黄花梨运输结束后的机械损伤情况。试验结果表明,不同内包装的黄花梨在运输过程中,振动加速度最大值发生在2~5Hz之间和15~20Hz...
  • 1 范围本标准规定了新型冠状病毒肺炎样本采集、包装运输检测操作过程。适用于为开展新型冠状病毒 检测进行的样本采集、包装、运输等过程以及在二级生物安全实验室佩戴三级防护装备时进行的样本处 理、核酸检测、...

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    1 范围 

    本标准规定了新型冠状病毒肺炎样本采集、包装运输及检测操作过程。适用于为开展新型冠状病毒 检测进行的样本采集、包装、运输等过程以及在二级生物安全实验室佩戴三级防护装备时进行的样本处 理、核酸检测、抗体检测及结果判读等内容,保障实验室检测质量,确保实验室生物安全。

    2 规范性引用文件 

    下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。《可感染人类的高致病性病原微生物菌(毒)种或样本运输管理规定》(中华人民共和国卫生部令第 45号) 《新型冠状病毒肺炎防控方案(第五版)》附件4 《新型冠状病毒肺炎实验室检测技术指南》(国卫 办疾控函〔2020〕156号) 《危险品航空安全运输技术细则》(国际民用航空组织Doc9284号文件)

    3 术语与定义 

    下列术语和定义适用于本文件。

    3.1 新型冠状病毒 SARS-CoV-2 是引发新型冠状病毒肺炎(Coronavirus Disease 2019,COVID-19)的病原体,按照病原微生物危 害程度分类中的第二类病原微生物进行管理。属于冠状病毒科β 属的新型冠状病毒,有包膜,颗粒呈圆 形或椭圆形,常为多形性,直径60 nm~140 nm。主要通过呼吸道飞沫和密切接触传播,导致发热、乏力、 干咳甚至肺炎等症状。

    3.2 实验室生物安全 laboratory biosafety 实验室的生物安全条件和状态不低于容许水平,可避免实验室人员、来访人员、社区及环境受到不 可接受的损害,符合相关法规、标准等对实验室生物安全责任的要求。

    3.3 风险评估 risk assessment 评估新型冠状病毒样本采集、包装、运输及检测过程风险大小以及确定是否可接受的全过程。

    3.4三层包装系统 three-layer packaging system 高致病性病原微生物菌(毒)种或者样本包装由内到外分别为主容器、辅助容器和外包装三层包装。主容器要求无菌、不透水、防泄漏,可以采用玻璃、金属或塑料等材料,应采用可靠的防漏封口。辅助 容器是在主容器之外的结实、防水和防泄漏的第二层容器,作用是包装及保护主容器。外包装是在辅助 容器外面的一层保护层,具有足够的强度。

    3.5 气溶胶 airosol 悬浮于气体介质中的粒径一般为0.001 μm~100 μm的固态或液态微小粒子形成的相对稳定的分散 体系。

    3.6 临床样本 clinical sample 通常被定义为来源于人类或动物,包括但不限于血液,唾液,排泄物,身体组织和组织液等。是用 于诊断检查或评估的标本。3.7 灭活 inactivation 灭活是指用物理或化学手段杀死病毒、细菌。

    3.8 实时定量荧光聚合酶链式反应 real-time PCR 用于新型冠状病毒的核酸检测。是指在聚合酶链式反应体系中加入荧光基团,利用荧光信号积累实 时监测整个PCR进程,最后通过标准曲线对未知模板进行总量分析或通过Ct值对模板进行相对定量。

    3.9 空白对照 blank control 用样本采集的本底试剂作为一份样本参与实验检测,检测结果为阴性。

    3.10 阳性对照 positive control 在实验过程中对明确结果为阳性的样本进行检测,检测结果为阳性,该样本为阳性对照。

    3.11 阴性对照 negtive control 在实验过程中对明确结果为阴性的样本进行检测,检测结果为阴性,该样本为阴性对照。

    3.12 准运证 proof of permitted transportation 可感染人类的高致病性病原微生物菌(毒)种和样本的运输需由运输单位在运输前向卫生健康行政 部门提供运输单位和接收单位的证明材料提出运输申请,在确认运输单位和接收单位都符合条件要求 后,由卫生健康行政部门颁发可感染人类的高致病性病原微生物菌(毒)种或样本准运证书。

    3.13 生物安全二级实验室 biosafety level 2 laboratory 生物安全防护水平为二级的实验室适用于操作能够引起人类或者动物疾病,但通常对人、动物或者 环境不构成严重危害,传播风险有限,实验室感染后很少引起严重疾病,并且具备有效治疗和预防措施 的微生物。按照实验室是否具备机械通风系统,将 BSL-2 实验室分为普通型 BSL-2 实验室、加强型 BSL-2 实验室。

    4 新型冠状病毒肺炎样本采集

    4.1 样本采集 样本采集人员个人防护装备为N95及以上防护口罩、护目镜、连体防护服、双层乳胶手套、防水靴 套;如接触了患者血液、体液、分泌物或排泄物,应及时更换外层乳胶手套。样本采集对象:疑似病例、聚集病例、其他需要进行新型冠状病毒感染诊断或鉴别诊断者,或其他 需要进一步筛查检测的环境或生物材料(如溯源分析)。

    4.2 样本种类

    4.2.1 上呼吸道样本:包括咽拭子、鼻拭子、鼻咽抽取物等。下呼吸道样本:包括深咳痰液、呼吸道 抽取物、支气管灌洗液、肺泡灌洗液、肺组织活检标本。

    4.2.2 血液样本:应釆集发病后 7 d 内的急性期抗凝血。采集量 5 ml,以空腹血为佳,建议使用含有 EDTA 抗凝剂的真空釆血管采集血液。

    4.2.3 血清样本:主要用于抗体的测定,尽量釆集急性期、恢复期双份血清。第一份血清应尽早(最 好在发病后 7 d 内)釆集,第二份血清应在发病后第 3 w~4 w 釆集。采集量 5 ml,建议使用无抗凝剂的 真空釆血管。

    4.2.4 眼结膜样本:出现眼部感染症状的病例需采集眼结膜拭子标本。

    4.2.5 便样本:初次检测患者出现腹泻症状时可以采集粪便标本;呼吸道样本初次检测为阴性且流行 病学史或临床表现符合病例标准的患者可加采便标本。

    4.3 样本采集方法

    4.3.1 咽拭子的采集 用2根聚丙烯纤维头的塑料杆拭子同时擦拭双侧咽扁桃体及咽后壁,将拭子头浸入含3 ml病毒保存 液(也可使用等渗盐溶液、组织培养液或磷酸盐缓冲液)的管中,尾部弃去,旋紧管盖。

    4.3.2 鼻拭子的采集 将1根聚丙烯纤维头的塑料杆拭子轻轻插入鼻道内鼻腭处,停留片刻后缓慢转动退出。取另一根聚 丙烯纤维头的塑料杆拭子以同样的方法采集另一侧鼻孔。上述两根拭子浸入同一含3 ml采样液的管中, 尾部弃去,旋紧管盖。

    4.3.3 鼻咽抽取物或呼吸道抽取物的采集 用与负压泵相连的收集器从鼻咽部抽取粘液或从气管抽取呼吸道分泌物。将收集器头部插入鼻腔或 气管,接通负压,旋转收集器头部并缓慢退出,收集抽取的粘液,并用3 ml采样液冲洗收集器1次(亦 可用小儿导尿管接在50 ml注射器上来替代收集器)。

    4.3.4 深咳痰液的采集 要求病人深咳后,将咳出的痰液收集于含3 ml痰消化液的50 ml螺口塑料管中。如果痰液未收集于采 样液中,可在检测前,加入2 ml~3 ml采样液,或加入适量体积的痰消化液。

    4.3.5 支气管灌洗液的采集 将收集器头部从鼻孔或气管插口处插入气管(约30 cm深处),注入5 ml生理盐水,接通负压,旋转 收集器头部并缓慢退出。收集抽取的粘液,并用采样液冲洗收集器1次(亦可用小儿导尿管接在50 ml注 射器上来替代收集器)。

    4.3.6 肺泡灌洗液的采集 局部麻醉后将纤维支气管镜通过口或鼻经过咽部插入右肺中叶或左肺舌段的支管,将其顶端契入支 气管分支开口,经气管活检孔缓缓加入灭菌生理盐水,每次30 ml~50 ml,总量100ml~250 ml,不应超 过300 ml,再将加入的冲洗液进行回收。

    4.3.7 血清样本的采集 用真空负压采血管采集血液标本5 ml,室温静置30 min,将采血管放置于50 ml离心管内, 1500 r/min~2000 r/min离心10 min,收集血清于无菌螺口塑料管中。

    4.3.8 便样本的采集 留取粪便标本约10 g(花生大小)或腹泻样本3 ml~5 ml,如果不便于留取便标本,可采集肛拭子。

    4.3.9 眼结膜拭子的采集 眼结膜表面用拭子轻轻擦拭后,将拭子头进入采样管中,尾部弃去,旋紧管盖。

    4.4 注意事项

    4.4.1 优先采集深咳痰液和其他下呼吸道样本。

    4.4.2 有流行病学史和典型临床表现的病例,单次检测结果为阴性,需重复采样,并加采粪便和血液 样本。

    4.4.3 每个送检样本均需编写唯一的送检编号,在样本管外标注送检编号,在送检单上记录送检编号, 确保送检编号和样本一一对应、可追溯。

    4.4.4 开放读码框 1ab(openreading frame 1ab , ORF1ab )和核壳蛋白( nucleocapsidprotein, N)有基因扩增,但不满足《新型冠状病毒肺炎防控方案(第五版)》的阳性判定标准时,需重复采样, 并加采粪便和血液样本。

    5 样本的包装和运送

    5.1 所有新型冠状病毒相关感染性样本的运输应采取A类包装,符合《危险品航空安全运输技术细则》 的分类包装要求,按照三层包装系统包装。

    5.2 样本采集后用 75%酒精或 2000 mg/L 含氯制剂消毒擦拭样本管外表面,确保装有感染性样本的样本 管外侧无污染。

    5.3 逐一核对样本信息及样本数量。

    5.4 在样本管上标记患者姓名、样本编号和采样日期等信息后,将其放入大小合适的塑料袋内密封, 每袋装一份标本,直立放置在有吸附材料和衬垫材料的辅助容器内,将样本辅助容器直立放置于外包装 箱内,外包装箱内有支撑物固定辅助容器。

    5.5 填写送检单,写明标本来源的姓名、性别、年龄、采样时间、采样地点、样本类型、样本量、管 数等信息。

    5.6 样本应由经过培训的人员乘专车运送到检测机构,途中应携带应急处置物品。

    5.7 运输途中要采用必要的人防技防措施,严防样本被抢、被盗、泄露、遗失和误用。

    5.8 样本运输严格按照《可感染人类的高致病性病原微生物菌(毒)种或样本运输管理规定》要求执 行,在本市行政区域内的运输应经北京市卫生健康委员会审批并出具《可感染人类的高致病性病原微生 物菌(毒)种或样本准运证书》后方可进行,未经批准,不得运输。

    5.9 因运输样本的外包装箱需经过公共区域,故应是经过消毒确保洁净无污染,且送样人员不应着连 体防护服、戴手套运输样本。

    5.10 新型冠状病毒检测标本送检表由送样人持有,不能放在转运箱内。

    6 样本的交接及辅助容器开启

    6.1 样本的交接

    6.1.1 每个样本应有唯一的样本编号,样本编号应可追溯。为满足生物安全的需要,应将送检单复印 并分别交给需要的工作人员。

    6.1.2 由收样人员将样本运至实验区,佩戴手套、一次性罩衣和一次性医用口罩后,在收样室打开外 包装箱,喷洒消毒后,将标本辅助容器取出,检查有无液体渗漏现象,确保无渗漏后,放置自封袋内, 在自封袋内喷洒 75%酒精或 2000 mg/L 含氯消毒液后,封好自封袋,在自封袋上做好标识,放置于样本 暂存实验室 4℃冰箱内暂存待检。如发现渗漏应立即用吸水纸覆盖后,喷洒有效氯含量为 5000 mg/L 的 含氯消毒液进行消毒处理,不得继续检测操作。

    6.2 辅助容器的开启 

    6.2.1 打开生物安全柜,待生物安全柜气流稳定后,在安全柜台面上铺吸水垫单。

    6.2.2 将样本辅助容器放置于生物安全柜内适当位置。

    6.2.3 打开辅助容器,使用 2000 mg/L 含氯消毒液对辅助容器内壁和样本管进行喷洒消毒。

    6.2.4 取出样本管并检查样本管外壁表面是否有破损、管口泄漏或管壁残留物等,确认无渗漏后,用 2000 mg/L 含氯消毒液喷洒、擦拭消毒样本管外表面。如发现渗漏应立即用吸水纸覆盖后,喷洒有效氯 含量为 5000 mg/L 的含氯消毒液进行消毒处理,不得继续检测操作。

    6.2.5 将样本管放于样本架上保持直立,核对样本信息。

    6.2.6 将辅助容器进行内外壁喷洒或擦拭消毒后从安全柜内移出,放置于移动紫外灯下,以备实验结 束后进一步紫外照射消毒。

    6.3 注意事项

    6.3.1 样本辅助容器的开启应在生物安全二级实验室的生物安全柜内进行。6.3.2 样本的消毒、样本信息核对至少需要 2 名工作人员配合完成。

    7 样本的灭活及分装

    7.1 基本要求 样本灭活及分装需在生物安全二级或以上级别实验室进行,需要至少2名工作人员进入实验室核心 工作间配合操作。人员防护装备为N95及以上防护口罩、护目镜、连体防护服、双层乳胶手套、防水靴 套。

    7.2 样本热灭活 从消毒后的辅助容器中取出装在封口袋里的样本管,检查样本管和封口袋的密闭性,密闭性良好无 泄漏,用 2000 mg/L 含氯消毒液进行外表面擦拭消毒,再进行 56℃,30 min 灭活。

    7.3 痰液消化 对于较粘稠的痰液,将样本采集在含有 3 ml 痰消化液的 50 ml 螺纹管中,手动震荡或移液器轻轻吹 打收集在痰液消化液中的样本,2 min~3 min 后观察。若仍存在团块状物质,再加入适量痰消化液进行 处理,直至样本呈现均一液体,无团块状。对于特别粘稠的痰,整块消化有困难时,可以取小块痰单独 进行消化,直至痰消化液不再成粘稠状态。

    7.4 粪便样本处理

    7.4.1 在二级生物安全实验室生物安全柜内处理粪便样本。

    7.4.2 在 1.5 ml 带螺纹盖和垫圈的离心管中加入 1 ml 磷酸缓冲盐溶液或生理盐水,取黄豆粒大小或 100 ul~200 ul 的粪便样品,加入管内充分混匀制成便悬液,56℃,灭活 30 min。灭活后的便悬液在 5000 r/min,离心 5 min,分离上清,用 2 ml 冻存管分装保存。取适量上清,使用核酸提取试剂提取病 毒 RNA,或采用核酸提取仪进行核酸提取。

    7.5 血液样本处理 将采血管放置于 50 ml 离心管内,1500 r/min~2000 r/min 离心 10 min,收集血清于无菌螺口塑料 管中。

    7.6 样本分装

    7.6.1 样本的分装操作需在生物安全二级或以上级别实验室生物安全柜内进行。

    7.6.2 准备分装使用的冻存管。所有标本应放在大小适合的(2 ml)带螺旋盖、内有垫圈、耐冷冻的 样本采集管里,拧紧。容器外注明必要信息。

    7.6.3 咽拭子、消化后痰液、呼吸道灌洗液、粪便等样本每份原始样本建议分装体积每支 1 ml。

    7.6.4 全血、血清样本每份原始样本建议分装体积每支 800 ul。

    7.6.5 样本分装后,盖紧管盖,用 2000 mg/L 含氯消毒液进行外表面擦拭消毒。

    7.7 注意事项

    7.7.1 样本管外的封口袋应完全彻底消毒才可灭活。

    7.7.2 分装后的样本管要进行擦拭消毒再进行暂存或保存。

    8 样本检测

    8.1 基因检测 

    8.1.1 核酸提取 灭活后样本的核酸提取需在生物安全二级实验室进行,需要至少2名工作人员进入实验室配合操作。人员防护装备为N95及以上防护口罩、护目镜、连体防护服、双层乳胶手套、防水靴套。按照商品化试 剂盒说明书进行手工或仪器提取核酸。

    a) 核酸提取过程需设空白对照,不可使用扩增试剂盒中的阴性对照替代空白对照。

    b) 加样及加试剂均需在生物安全柜中进行,动作要轻柔,避免形成气溶胶。c) 核酸提取与基因扩增需在两个独立的实验间完成。

    8.1.2 试剂准备 核酸扩增体系的配置在洁净的试剂配制区进行,模板的加入需在单独的区域或独立的操作台进行, 产物扩增区为独立区域。工作人员防护装备为:实验服、一次性医用口罩、帽子、乳胶手套。

    8.1.3 PCR 检测 采用实时定量荧光聚合酶链式反应(Real-timePCR)法检测ORF1ab和N基因。检测过程中需设立空 白对照(参加核酸提取)、阴性对照和阳性对照,呼吸道标本建议加做核糖核蛋白(RNP)基因内参。

    a) 体系配制、加模板及扩增要分区进行,避免加样器及耗材混用形成交叉污染。

    b) 加模板时应轻柔操作,避免反复吹吸产生气溶胶形成交叉污染。

    c) 加模板后如果用 96 孔板进行 PCR 扩增,确保封口膜封闭严密,避免样本交叉污染。

    d)PCR 扩增结束后不得打开扩增管,避免产物气溶胶污染实验室环境。

    8.2 抗体检测 

    8.2.1 灭活后样本的操作在生物安全二级实验室进行。人员防护装备为N95及以上防护口罩、护目镜、 连体防护服、双层乳胶手套、防水靴套。

    8.2.2 采用免疫层析法、化学发光免疫法或其他血清学检测技术检测血液、血清或血浆中SARS-Cov-2 的IgM、IgG抗体和/或总抗体。

    8.2.3 严格按照要求做好质控,严格按照要求进行结果判读。

    9 样本保存

    9.1 用于核酸检测的标本应尽快进行检测,能在 24 h 内检测的标本可置于 4℃保存;24 h 内无法检测 的标本则应置于-70℃或以下保存(或-20℃冰箱暂存)。

    9.2 血清可在 4℃存放 3 d,-20℃以下可长期保存。

    9.3 新型冠状病毒检测阳性样本需设立专库或专柜保存,应置于-70℃或以下保存,严格实施“双人双 锁”管理,确保样本来源、使用、销毁等步骤记录明确、可追溯。

    10 生物安全柜内清场及感染性废物处理

    10.1 废弃的样本管、吸头等感染性物品置于加有消毒液的废物收集容器及利器盒中。

    10.2 实验人员每一次生物安全柜内操作后需要进行柜外操作时,需对手套和手臂部位进行消毒或换戴 外层手套进行下一步操作。

    10.3 生物安全柜内操作结束后,将废物收集容器加盖,但不严密封死,消毒容器外表面后,移出生物 安全柜后装入双层医疗废物收集袋中扎口,同时将与样本操作相关的医疗废物置于实验室内的高压灭菌 器中进行 121℃,30 min 的高压灭菌,每次高压需要放置化学指示卡进行高压效果监测,在高压结束后 将化学指示卡贴在使用记录本上并记录高压灭菌器的使用过程。每月进行一次高压灭菌效果的生物监 测。

    10.4 用 75%酒精或 2000 mg/L 含氯消毒液擦拭消毒生物安全柜台面及侧壁,在有连续新型冠状病毒样 本核酸提取实验时,建议两次实验间隔期不关闭生物安全柜。

    10.5 75%酒精或 2000 mg/L 含氯消毒液擦拭或喷洒消毒实验室台面及仪器外表面。

    10.6 打开移动紫外灯,对生物安全柜及实验操作相关区域进行 30 min 照射消毒。

    10.7 在缓冲区按顺序脱去防护装备,将防护装备置于医疗废物收集袋中(不超过包装容积的 3/4)进 行包装,消毒外表面后准备高压灭菌。

    10.8 打开移动紫外灯对缓冲间进行 30 min 照射消毒。

    10.9 用于新型冠状病毒核酸提取的实验室,根据生物危害风险评估结果定期对实验室进行终末消毒, 以消除潜在的污染风险。

    11 安全防护 

    11.1 未经培养的感染性材料的操作是指未经培养的感染性材料在采用可靠的方法灭活前进行样本的 灭活及病毒核酸提取等操作,应当在生物安全二级实验室进行。

    11.2 新型冠状病毒的分离、培养、滴定、中和试验、活病毒及其蛋白纯化、病毒冻干以及产生活病毒 的重组实验等操作应当在生物安全三级实验室内进行。

    11.3 从事新型冠状病毒检测标本采集和核酸检测人员防护装备:N95及以上防护口罩、护目镜、连体 防护服、双层乳胶手套、防水靴套;如接触了患者血液、体液、分泌物或排泄物,应及时更换外层乳胶 手套。

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    ● 新型冠状病毒标本实验室检测及生物安全处理程序

    疫情期间实验室常见污染对象的消毒方法

    ● 检验科人员怎样预防和避免新型冠状病毒感染

    ● 实验室样品接收、流转过程如何避免病毒感染

    ● 如何正确、安全采集呼吸道标本进行2019-nCoV检测?

    ● 怎样最大程度地自我保护及进行实验室安全防护?

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  • 基于labview视觉检测功能的基础,利用PC机通讯运动控制卡来实现整体自动化控制,研发一款弹性卡簧零件的视觉检测软件,开发一套识别检测弹性卡簧零件的各项特征并使其实现自动化检测包装的流水线,该设备包括图像...

    弹性卡箍零件自动化检测
    与包装生产线的研制
    摘要

    基于labview视觉检测功能的基础,利用PC机通讯运动控制卡来实现整体自动化控制,研发一款弹性卡簧零件的视觉检测软件,开发一套识别检测弹性卡簧零件的各项特征并使其实现自动化检测及包装的流水线,该设备包括图像处理系统、良次品分离系统、包装排列系统。
    主要技术难点在于图像处理系统以及软件开发;图像处理系统主要包括图像的采集、图像特征识别、图像特征尺寸标注等;软件开发主要利用labview虚拟仪器软件G语言程序编写,并在其中作尺寸识别判断运算、整合I/O口实现各部分功能指令等;硬件方面主要使用运动控制卡实现PC端与I/O口、步进电机的通讯等功能。
    研制这套设备的主要目的实现弹性卡簧从生产到检测到包装的自动化,取代了之前工厂的人工检测包装,优化了检测速度与准确性,克服了人工检测的局限性,提高了工厂的生产效率。

    关键字:自动化检测;机器视觉;弹性卡箍零件;生产统计。

    Development of automatic testing and packaging production line for elastic hoop parts
    Abstract
    Based on LabVIEW visual inspection function, the PC Communication motion control card is used to realize the whole automation control. Develop a visual inspection software for elastic spring parts, and develops an assembly line that identifies the features of the elastic reed parts and realizes the automatic detection and packaging, which includes image processing system, good defective separation system and packing system.
    The main technical difficulties lie in image processing system and software development; image processing system mainly includes image acquisition, image feature recognition, image feature dimension marking, etc. Software development mainly uses LabVIEW virtual instrument software G Language Program, and in which to make the judgement arithmetic of size, integrate the I/O port to realize the functional instructions, etc. The hardware aspect mainly uses the motion control card to realize the PC end and the I/O port, the stepper motor communication and so on function.
    The main purpose of this equipment is to realize the automatic elastic card spring from production to detection to packaging, replacing the manual test packaging before the factory, optimizing the detection speed and accuracy, overcoming the limitation of the artificial detection, and improving the production efficiency of the factory
    .
    Keywords: Automated testing;machine vision;Elastic clamp parts;production statistics.
    目录
    1绪论 1
    1.1研究背景 1
    1.2研究意义 1
    1.2.1设计该设备的研究意义 1
    1.2.2设备技术层面的研究意义 2
    1.3论文主要研究任务和内容 2
    1.3.1本论文主要任务 2
    1.3.2本论文主要内容 3
    2流水线研制的结构设计 4
    2.1总体结构设计原则要求 4
    2.1.1以市场需求为导向的原则 4
    2.1.2总体结构原则 4
    2.1.3人机工程设计原则 4
    2.1.4以国家机械设计、安全等标准的原则 4
    2.1.5系统原则 5
    2.2材料选型 5
    2.2.1主要材料清单 5
    2.2.2 pwm调节电机的选型 5
    2.2.3气缸的选型 5
    2.2.4料斗材料的选用 6
    2.2.5光源补偿的选型 7
    2.3整机工作原理 7
    2.3.1设备整体结构 7
    2.3.2整体结构设计难点 8
    2.3.3整套设备的工作过程 8
    2.4整套设备的各部分结构分析 9
    2.4.1总体传送装置的电机选型分析 9
    2.4.2上传送带料斗装置的设计 9
    2.4.3视觉检测装置的结构设计 10
    2.4.4良次品分离装置结构设计 11
    2.4.5中间传送料斗装置 11
    2.4.6自动包装及传送装置 12
    2.4.7电脑操作机等的结构设计 13
    3电气及其自动化控制 14
    3.1 AC220V回路接线图 14
    3.2电柜设计图及整体电路规划图 15
    3.3电气元件的选型 18
    3.4运动控制卡ADT8940A1电气连接及接口说明 20
    3.4.1运动控制卡的介绍 20
    3.4.2运动控制卡接线图 21
    3.4.3 J1 线号说明 21
    3.4.4ADT-9162接线端子接线图 24
    3.5步进电机选型因素考虑及参数、电路接法说明 24
    3.5.1步进电机选型因素考虑 24
    3.5.2电机技术特点 25
    3.5.3电机技术数据 25
    3.5.4电机外形尺寸及线号引出线说明 26
    3.5.5步进电机驱动器特点及参数设定 26
    3.5.6驱动器电流设定 27
    3.6 传感器的参数、功能作用及原理 28
    3.6.1欧姆龙e3z-d61的参数设定和工作环境 28
    3.6.2传感器选型及功能介绍 28
    3.6.3对射型光电开关原理图 29
    3.7三色警报灯的接线方法 29
    3.8 输出控件的选型原因及元件参数 29
    3.8.1输出控件的选型原因 29
    3.8.2八路场效应管驱动板的元件参数 30
    3.9气路差动连接及电磁阀控制回路 30
    3.9.1气路差动连接 30
    3.9.2电磁阀控制回路 31
    4系统软件开发 32
    4.1软件界面设计 32
    4.2系统试验 33
    4.3程序介绍 34
    4.3.1软件程序流程图 34
    4.3.2运动控制卡初始化程序 35
    4.3.3图像处理程序 35
    4.3.3步进电机参数设置初始化程序 37
    4.3.4结果指示判定程序 39
    4.3.5退出指令及延时程序 39
    4.3.6生产统计程序 40
    4.4 ADT8940A1基本库函数列表 40
    5总结与展望 42
    参考文献 43
    附录1:设备总体的软件控制程序图 44
    附录2:设备使用说明书 46
    一概述 47
    二主要结构及工作原理 47
    1主要结构 47
    a开关部分 47
    b可调节部分 49
    c警示部分 50
    2工作原理 51
    三操作指南 51
    四环境要求 54
    五设备保养 54
    附录3:CAD设计图纸 56
    致谢 61

    1绪论
    1.1研究背景
    随着科学技术的进步,全球的工业在发生着巨大的转变,德国提出“工业4.0”之后,在全球引发了新一轮的工业转型浪潮,中国提出了“中国制造2025”的战略目标。自开启工业文明以来,世界强国的中华民族的奋斗史和兴衰史一再说明,没有强大的制造产业,就没有民族和国家的强盛。制造业是国民经济的主体,是立国之本、是兴国之器、是强国之基。打造具有国际竞争力的制造业,是我国保障国家安全、提升综合国力、建设世界强国的必经之路。实现制造业的自动化,脱离人工操作尤为重要。

    图1-1中国制造2025
    中国制造业大而不强,主要体现在人力生产与人工检测方面。在资源利用效率、信息化程度、自主创新能力、产业结构水平、质量效益等方面差距明显,对于中小企业而言,自动化程度不高、技术成本重导致制造也在发展中艰难生存。新中国成立尤其是改革开放以来,我国制造业持续快速发展,建成了独立完整、门类齐全的产业体系,有力推动现代化和工业化进程,支撑世界大国地位,显著增强综合国力,国家政策提供给大学学生利用课本的知识服务于企业的机会,给予大学生增强其学习能力、动手能力以及思考能力,极好地推动了大学接触制造实体设备的机会,通过大学教师与企业高层的沟通,为其解决部分技术难点,将大学的资源整合,并使学生学有所用。
    1.2研究意义
    1.2.1设计该设备的研究意义
    中国政府大力扶持工业制造,其中,大型工厂大多已实现了智能自动化制造,而各类中小型的工厂也开始转型,由低效率的人力生产检测线转为高效率的机器加工自动化生产检测线。自动化需求量巨大的今天,我们开发设计了这一套弹性卡箍零件自动化检测与包装生产线,这条生产线的设计,是为了满足工厂检测与包装的要求,对由机器制造出来的弹性卡箍进行良次检测,再通过流水线将良次品分开,最终进行良品的包装。其取代了工厂之前的人工检测包装,优化了检测速度与准确性,克服了人工检测的局限性,提高了工厂的生产效率。
    1.2.2设备技术层面的研究意义
    机器视觉作为人工智能快速发展的分支,可代替人眼做测量和判断;研究机器视觉的几个主要的分支:①图像处理和分析的并行算法;②目标制导的图像处理;③从二维图像提取三维信息;④序列图像分析和运动参量求值;⑤视觉知识的表示;⑥视觉系统的知识库;机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度,在一些不适合人工作的危险工作环境或者人工无法检测(如表面粗糙度、弧度等)的可用机器视觉代替,这个方法可大大提高生产效率和生产的自动化程度,机器视觉又易于实现信息集成,是实现计算机集成制造的基础技术。
    机器视觉系统是通过机器视觉产品(工业相机、矩阵相机等)将所摄取目标转换成图像信号,通过通讯线传送给PC端,得到所拍目标的形态信息,根据像素分布、颜色和亮度等信息,转变成数字信号;图像软件对这些信号来进行运算以抽取目标的特征,进而根据需要的功能通过与可编程控制器通讯编程实现具体动作,从而实现一体化控制。
    机器视觉是人工智能未来的一个大趋势,通过研究机器视觉,做视觉检测设备来实现一体化控制,以提高大学生编程逻辑思维,扩展对一体化控制方向的视野,对大学生学习机器视觉方向具有重大意义。
    1.3论文主要研究任务和内容
    1.3.1本论文主要任务
    (1)工业相机图像获取以及图像处理
    通过利用labview虚拟图像处理功能将所拍摄二维图像识别并确定图像尺寸(其中包括卡箍零件开口尺寸、卡箍零件折角角度、卡箍零件弯曲弧度等),根据实际零件图零件尺寸确定工厂要求的尺寸偏差范围,判断弹性卡箍零件的拟合率,如果不在范围内则输出信号传送给运动控制卡使运动控制卡驱动气缸推动分离次品;主要是相机的定位和采光问题使工业相机可以获得一个有效而且更为准确的图像;
    (2)工业相机以及pc机同步通讯
    由于弹性卡箍零件结构相对简单,检测所需相机仅需一台位于零件上方,数据传输可通过以太网接口、USB接口等方式传送至PC机,如何实现与PC机实时同步通信,是需要解决的问题之一;这里我们选择以太网接口传输所采集的图片信息。
    (3)良次品分离设计
    产品检测采用流水线传动及动态分拣的控制方式,需要建立动态数据库,实时动态存储和更新工位视觉检测装置和良次品分离装置的产品数据,以解决检测线上产品快速和准确定位的技术问题;
    (4)传感器传出信号时间差计算
    加装传感器辅助工业相机拍摄产品图像以及辅助时间差计算问题,另外一个就是辅助封装数量的计算;使机器能自主包装一定量的弹性卡箍并传送出去;
    (5)包装排列以及传送
    包装排列要求一定量有序包装排列进箱,需要设想新型的机械结构实现有序排列以及排满报警,这也是需要解决的主要任务之一;
    (6)虚拟软件labview总体运动控制及检测集成化
    虚拟软件labview通过通讯运动控制卡实现对整机功能的整体控制,开发一个有针对性、一体化的控制软件实现所需功能。
    1.3.2本论文主要内容
    本论文第二章主要介绍弹性卡箍零件自动化检测与包装生产线的结构设计;使用pro/e进行三维建模,并绘制要加工的工程图纸。根据三维设计成型的结构购买原材料,并进行加工、组装成整体。
    第三章主要介绍弹性卡箍零件自动化检测与包装生产线的电路设计;使用Auto CAD Electrical设计整体接线回路、AC220V回路、电气柜以及电磁阀控制等,并详细介绍电气元件的选型、ADT8940A1运动控制卡的接线及端口说明、步进电机的参数及接法说明、步进电机驱动器参数和设置、对射型传感器的工作原理、工业警报三色灯的接法说明、输出控件八路晶体管的参数以及气压回路的接法等;本章主要介绍该套设备的电气控制整体设计思路。
    第四章主要介绍弹性卡箍零件自动化检测与包装生产线的软件编程设计。本章将系统介绍了软件面板的设计、系统的校验、程序开发的总体流程图、labview各部分程序的功能指令以及ADT8940A1基本库函数列表等;本章的主要点在于令读者更清晰地了解软件编程的设计思路的程序编程方法。
    本论文附录了软件程序图、设备使用说明书以及结构设计图纸。
    2流水线研制的结构设计
    2.1总体结构设计原则要求
    2.1.1以市场需求的导向为原则
    随着科技的进步,全球的工业在发生着巨大的转变,至德国提出了“工业4.0”之后,在全球范围内引发了新一轮的工业转型竞赛,中国也不甘落后,提出了“中国制造2025”的战略目标。弹性卡璜作为日用机器、设备的轴槽或孔槽紧固件,在生活中机械方面广泛应用,针对卡璜人工检测的繁琐和机器生产零件的缺陷检测的实际技术需求,针对这两个实际市场的技术需求,设计整套自动化机器视觉检测设备,设备包括传动装置、视觉检测装置、良次品分离装置、自动包装及传送装置。旨在以机器代替人工的分选以及包装,提高分选准确率以及包装效率,以此来解放生产力。
    2.1.2总体结构原则
    整套设备模块化明确,结构设计合理。合理的结构设计使得整套设备的结构简单,以便于安装、拆卸以及维修,还能达到美观的效果,从而降低了工厂的综合制造成本,提高了生产效率。
    2.1.3人机工程设计原则
    整套自动化设备最终的原则是为人服务的,设计时就更多地站在使用者的立场考虑操作方便性,形成良好的人机关系。
    2.1.4以国家机械设计、安全等标准的原则
    (1)机械设计原则:
    合理的设计应该在保证产品实现必备功能的前提下,控制制造成本达到最低;
    满足企业对产品功能和服务的要求;
    符合国家的有关的法令、法规以及产业发展政策;
    坚持“三化”原则(标准化、通用化、系列化);
    符合社会对环境保护的要求;
    符合技术创新的规律,重视对知识产权的保护;
    从企业的实际工艺水平和生产能力出发,强调设计与工艺、生产相结合。

    (2)机械安全标准原则:
    A型标准(基本安全标准):给予基本概念、设计原则及适用于所有机器的一般情况;
    B1型标准:针对特定安全情况,如:安全距离、表面温度、噪音等;
    B2型标准:针对相关安全设施,如:双手控制、互锁装置、压力感应装置、护罩等。
    2.1.5系统原则
    把决策对象视为一个系统,以系统整体目标的优化为准绳,协调系统中各分系统的相互关系,使系统完整、平衡。因此,在决策时,应该将各个小系统的特性放到大系统的整体中去权衡,以整体系统的总目标来协调各个小系统的目标。 协调好结构和电路程序之间的相互关系,在结构能实现目的的前提下,尽可能地不采取复杂的电路程序控制来实现目标,同时为电路部分设计合理的安装结构和留出备用空间。
    2.2材料选型
    2.2.1主要材料清单
    表2-1材料清单
    名称 参数(品牌)
    Pwm调节电机 0~8m/min
    气缸 smc双缸双杆气缸
    料斗材料 301不锈钢
    光源 LED光源
    工业摄像头 维视(130万像素)
    脚杯 底座80杆粗12螺纹100
    2.2.2 pwm调节电机的选型
    脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的,除了PWM型,还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式(PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下,通过电压反馈调整其占空比,从而达到稳定输出电压的目的。
    我们采用pwm控制电机,就可以实现电机的无级调速,在降低电机转速的情况下,还具有节能的效果。
    2.2.3气缸的选型
    气缸主要是选用smc型双缸双杆气缸CXSM25-150和smc型双缸双杆气缸CXSM25-125,该系列的气缸具有导向功能,用于拾放动作的双联气缸,两种型号的规格相同、行程不同,各部分尺寸详见表2-2,表2-3,图2-1:
    表2-2 CXSM25气缸尺寸规格
    尺寸 A B C D E F G H I J K L M
    CXSM25 80 30 78 28 14 2-M6×1.0 60 35 6 12 12 30 2-Φ6.9通孔
    2-Φ11沉孔深6.3
    尺寸 NN P Q QQ R T TT U N OO
    Φ12 64 8.5 15 46 13 9 9 2-M5×0.8
    螺孔深7.5 M6×1.0×18.5t
    尺寸 PP UU V X Y W
    M6×1.0 4-Rc1/8
    螺孔深6.5 8-M5×0.8螺孔深7.5 M6×1.0×14t M8×1.25×6t 2-M8×1.25
    螺孔深12

    表2-3气缸行程规格表

    图2-1气缸外型尺寸图
    2.2.4料斗材料的选用
    金属材料需要进行表面淬火处理,主要增加于其本身的含碳量,表面淬火的过程实际上是使材料经过高温加热到一定的温度,然后保温一定的时间,在某种冷却介质中进行快速冷却,使其组织内部发生变化,从而提高材料的硬度、耐磨等机械性能,并获得工艺需要的内部结晶组织,从而改变碳元素在金属材料中的结晶状态。
    以301不锈钢跟304不锈钢作为例子来比较,304是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好耐腐蚀和成型性的设备和机件。301不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象,被用于要求较高强度的场合。301材质与304钢相比,C含量多,Cr、Ni含量少,冷加工时抗拉强度和硬度增高,无磁性,但冷加工后有磁性。
    弹性卡箍零件本身的制作材料是4cr13不锈钢,其硬度跟强度比304不锈钢的高,但是比301不锈钢低,所以弹性卡箍零件在上料斗跟下料斗的滑动过程中,弹性卡箍零件会划伤料斗,造成弹性卡箍零件在下落的摩擦阻力增大,下落速度不够,导致无法下落到下一个工位,而且从加工成本和本地资源考虑上,最终料斗的制作材料采用301不锈钢,保证料斗的硬度比弹性卡箍零件的硬度高。
    表2-4钢的参数表
    牌号 硬度代号 屈服强度
    (不小于) 抗拉强度
    (不小于) 延伸率
    (不小于) 硬度(HV)
    301 ANN 205 520 40% ≤200
    1/2H 510 930 9% 310-370
    3/4H 745 1030 3% >370-430
    FH 1030 1320 3% >430-490
    EH 1275 1570 cc >490-530
    304 ANN 205 520 40% ≤200
    1/2H 470 780 6% 250-310
    3/4H 665 930 3% >310-370
    FH 880 1130 cc >370-420
    2.2.5光源补偿的选型
    光源部分主要是由并排摆放的两个LED光源组成,与传统的光源相比较,LED灯是一种新型的半导体光源, LED灯具有启动快,能效高,寿命长体积小等特点,并且是采用并排的方式排布,在相对狭小的检测空间里,LED的照射效果最优,能够产生均匀稳定的光源。在整个光源区域,被投射物所遮挡的传送带部分在图像上由于金属材质反光而显白色,未被遮挡的部分在图像上是显示黑色,两者形成鲜明的对比,因此能获得弹性卡箍零件的清晰轮廓图像。
    2.3整机工作原理
    2.3.1设备整体结构
    整个机器视觉自动化检测设备包括传动装置、视觉检测装置、良次品分离装置、自动包装及传送装置。系统采用上传送带与下传送带的控制模式,上传送带负责视觉检测装置图像处理及系统监控,下传送带负责传动装置、良次品分离装置的控制以及自动包装装置。具体结构如图2-2、图2-3 所示, 设计参数如表2-5所示。

    图2-2设备proE设计装配图 图2-3实际设备外观

    表2-5设备整体结构规格
    名称 参数(mm)
    上传送带长度 1000
    下传送带长度 1500
    传送带宽度 230
    摄像头到传送带表面距离 320
    灯源到传送带表面距离 174
    光源间距极限值 135
    上传送带皮带规格 150x2030
    下传送带皮带规格 150x3020
    2.3.2整体结构设计难点
    对于弹性卡箍零件的尺寸检测和包装,主要的结构难点体现在良品与次品的视觉检测和下传送带的良品10个一组的包装与输送。整个输送系统是由上下两条传送带组成的,传送带的颜色采用黑色,有利于图像检测区的成像,由于检测的弹性卡箍零件的开口尺寸参数不同,因此在视觉检测图像检测区有差异,为了加强检测图像成像效果,在图像采集区域使用背光灯源打光。次品的排除与良品的包装都是靠一个双缸双杠气缸的前后收缩拾放动作来实现的。
    2.3.3整套设备的工作过程
    电动机启动,上传送带开始运动,下传送带保持静止,等待信号;弹性卡箍零件从零件生产机器的出料口下落到设备的上料斗,然后从上料斗上滑落到上传送带的上,由于弹性卡箍零件的型号有很多,尺寸大小也不一样,所以在上料斗的左右采用可调挡板,挡板能使弹性卡箍零件都朝着同一个方向下落,以便于经过图像采集区域时能够采集到符合要求的图像,弹性卡箍零件来到上传送带后就经过图像采集区域,对于弹性卡箍零件而言,由于设备需要对其进行缺口尺寸大小,高度,角度等进行检测,所以在图像采集区域采用双排光源,以便于能采集到完整的表面全图像,也便于后期系统图像的处理。
    经摄像头采集到的弹性卡箍零件图像送入PC端进行图像数据处理,并进行分析判断,得到弹性卡箍零件的图像处理后的数据,然后传送给运动控制卡,运动控制卡触发晶体管导通来控制电磁阀的通断,实现气缸的进出,从而实现良次品的分离与良品的包装。在图像处理区域前有一对对射型传感器,该传感器的信号触发不仅具有触发工业相机采集图片的作用,而且还具有计数的功能;当弹性卡箍零件的相关信息经处理系统处理后,就会得出所需的图像数据,弹性卡箍零件在拍照后依然沿着传送带向前运输,如果所得图像的数据某一项不符合系统要求的,处理器就会收到处理信息,触发晶体管驱动板,电磁阀导通,气缸把不良品推出去,流入次品处理通道;如果是良品的话就继续向前运输,来到下传送带。
    当良品弹性卡箍零件的数量达到十个一组后,PC机控制系统发出信号,触发晶体管驱动板,包装气缸退回,放行良品弹性卡箍零件,下传送带运行一段距离,将包装完成的良品弹性卡箍零件向前运送,方便工人取走,然后包装气缸向前推进,接住下一组良品卡箍零件,以此循环。
    2.4整套设备的各部分结构分析
    2.4.1总体传送装置的电机选型分析
    整套设备的传送装置主要是由上下两条传送带组成,传送带主要是由电机、滚筒、支架、托辊、输送带、配重等组成,上下传送带采用的电机不同,上传送带采用的是普通电机,下传送带采用的是步进电机。
    步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式(控制系统发出一个脉冲,就可以让步进电机转动一个角度),因为这个特点,步进电机可以和现代的数字控制技术相结合(特别适合于机电一体化产品)。不过步进电机在控制的精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统的闭环控制的直流伺服电动机。在精度不是需要特别高的场合就可以使用步进电机,步进电机可以发挥其结构简单、可靠性高和成本低的特点。
    2.4.2上传送带料斗装置的设计
    上传送带料斗装置(如图2-4、图2-5)是承接弹性卡箍零件出料后运输到上传送带的装置,由于弹性卡箍零件的型号很多,每一种型号的尺寸参数等都不一样,所以在装置的左右两边配置了两块可调的挡板,挡板会随着滑槽的移动来调节之间的距离以便适应不同的产品设计的尺寸要求。弹性卡箍零件下落到传送带上的速度不是越快越好的,需与生产弹性卡箍零件的下落口配合,所以在装置上安装了一套直线光轴导轨固定铝座立式轴支撑座和滑块,使得整个装置有可以调节成适当的角度的功能,适当的倾斜度可以配合生产弹性卡箍零件机器的下料口,让弹性卡箍零件能以适当的速度下落到传送带上。如果倾斜度太小,那么弹性卡箍零件将无法得到一个适当的下落速度,而且有可能由于摩擦力过大完全停留在料斗装置上面,无法正常地下落到传送带上。另一方面,如果倾斜角度太大的话,那么整个弹性卡箍零件的下落速度就太快了,两边的挡板还没来得及调整弹性卡箍零件的下落形状,可能会以一种不正确的下落形状下落到传送带上面,将直接影响后面的图像处理跟整数包装。

    图2-4上料斗proE设计图 图2-5料斗实际装配图及说明
    2.4.3视觉检测装置的结构设计
    视觉检测装置(如图2-6、图2-7)主要是由摄像头部分与光源部分组成,由于传送带上的气缸收缩运动会使得整台设备会产生一些晃动,所以摄像头部分与光源部分的固定十分重要。摄像头是安装在与之配套的摄像头支架上的,摄像头支架与直线轴承固定座配套使用,靠两个定位孔安装在传送带外延边上面,直线轴承固定座起到固定支架的作用。

    图2-6视觉检测结构proE设计图 图2-7视觉检测结构实际装配图

    2.4.4良次品分离装置结构设计
    良次品分离装置(如图2-8、图2-9)主要是由一个双缸双杆气缸和一个次品流入通道构成,两个构件分别安装在上传送带的两侧。弹性卡箍零件经过图像处理区域后,会得到弹性卡箍零件的各部分信息,信息会传到电脑系统软件,软件会根据设定好的尺寸要求做出判断,当次品经过良次品分离装置的工作区域时,系统给晶体管驱动板一个信号,信号触发后打开电磁阀,气缸做出快速的拾放动作,次品被送入次品收集通道。而良品会继续往前运输,进入到上传送带与下传送带的料斗装置。

    图2-8良次品分离装置proE设计图 图2-9良次品分离装置实际装配图
    2.4.5中间传送料斗装置
    中间传送料斗装置(如图2-10、图2-11)设计:弹性卡箍零件从上传送带完成视觉检测,良次品分离后,就会进入良品包装环节。但由于上传送带与下传送带存在一定的高度差,弹性卡箍零件需要比较平稳的进入下传送带的良品包装装置,所以我们在上传送带与下传送带的中间设计出可以调节角度的料斗装置。调节角度主要是靠调节块结构来调节,该装置与上传送带的下料斗装置原理大体一致,根据不同产品的尺寸要求,可通过调节两边的挡板来调节符合要求的下料口。

    图2-10中间传送料斗proE设计图 图2-11中间传送料斗实际装配图及说明

    2.4.6自动包装及传送装置
    弹性卡箍零件达到包装的数量要求是10个零件为一组,但是由于上传送带与下传送带存在一定的高度差,加上弹性卡箍零件本身在下落时的重心是不规则的,当落到下传送带的传送带时无法整齐划一的排列在一起,虽然能达到10个一组的基本要求,但是无法达到同个方法整齐排列的要求。因此,为最大限度的保证产品的整齐度,达到包装的要求,提高生产效率,我们在下传送带的传送带上设计了自动包装及传送装置(如图2-12、图2-13、图2-14)。整个装置是由两部分组成:一是后挡板,挡板的作用是防止弹性卡箍零件下落到传送带后弹飞到非工作区域,使其能够准确地下落在包装区域内,达到同个方向整齐的排列在一起的要求。二是包装装置,该装置的形状是根据弹性卡箍零件的形状制作而成的,呈一定的弧状形状。当弹性卡箍零件的数量达到了10个一组的时候,该装置需要离开传送带,让传送带往前继续运输,所以该装置也还需与SMC型双缸双杆气缸配合,当电磁阀收到上传送带的信号时,会使SMC型双缸双杆气缸做出拾放的动作,从而使得整组的弹性卡箍零件能够顺利地进入下一道工序。

    图2-12自动包装及传送装置设计侧视图 图2-13自动包装及传送装置设计俯视图

    图2-14自动包装及传送装置实际装配图

    2.4.7电脑操作机等的结构设计
    电脑操作机等的结构设计(如图2-15、图2-16)主要是由一台联想台式机、显示屏和鼠标键盘构成一个整体,主机成另外一个部分。显示屏是安装在液晶电脑显示器升降伸缩万向旋转架上的,采用该架子的优点是能让显示屏具有灵活性,以便于可以在现场调试时旋转,方便操作。键盘是放在键盘架子上的,架子采用钣金折弯制作而成,由于鼠标键盘等电脑配件质量相对较低,对承重问题的考虑相对宽松,所以采用螺栓配合固定在传送带的外延边上;另外主机是安放在上传送带传送带的下面,周围两边采用镀锌冲孔板围起来,防止电脑主机晃动。另外,由于工厂的地板不平整,而整套设备的运行时需要在一个稳定的平台上运行,所以在设备的下方设计加装了可调节的尼龙蹄脚,以适应工厂地面环境。

    图2-15电脑显示器支架尺寸图 图2-16电脑显示器支架实际装配图

    3电气及其自动化控制
    3.1 AC220V回路接线图

    图3-1 AC220V回路CAD设计图
    设计时急停(CP2)控制两条传送带电源,即上传送带电源与步进电机电源;外接DC24V电源转换供内部弱点用,相机与PC机设置独立电源,设计备用插头。
    3.2电柜设计图及整体电路规划图

    图3-2电气柜元器件规划设计图

    图3-3实际电气柜图
    电气柜的设计需与机械结构设计做好前期的沟通,必须先设计好电气柜分布图,再计算好实际电气柜需要的空间和尺寸,结构部分为其作为预留为电气柜的设计腾出一定的空间,并设计出合理的电气柜安装以其电气柜防护门,这主要是对于设备安全使用的考虑,以防操纵人员触摸电气元件导致不必要的身体伤害;设计电气柜的顺序依次如下:确定电气元件的选型、确定电气元件的外观尺寸、选取线槽宽度、选取底板材料、了解各电气元件安装注意事项以及安装环境、将各电气元件有序排布、线槽划分电器元件各区域、确定总体电气柜尺寸、规划好并检查是否出现错漏、根据电气柜设计图以及电路设计图进行最后的电气配线、沟通好结构设计设计好对电气柜的安全防护措施并予以实行、对外观杂乱的电线进行整理、对外漏电线加缠绕管以达到保护电线的目的、完成最终电气柜设计。
    电气柜的设计是整体设计尤为重要的一部分,电气柜应达到以下几点要求:①电气柜设计是否做共地处理;②电气柜线路是否整洁美观;③对外漏电线是否作出防护措施;④电气柜的设计板是否有安全防护遮挡;⑤电器元件是否符合正确的安装。

    图3-4 整体电路规划图
    整体电路规划说明:ADT8940A1运动控制卡连接至PC端PCI卡槽,外接62针口端子板连接外部输入输出,传感器1作为相机采集图片信号触发,将24V电源转换为12V作为相机触发,触发工业相机获取图片,图片通过以太网通讯线传入PC端进行图片处理分析,PC端对图片尺寸作出识别和判断,若判断产品为次品,则通讯运动控制卡发出延时输出信号触发八路晶体管驱动板,电磁阀1通,次品气缸作出反应,推出次品,PC端做产品生产统计;若判断产品为良品,则PC端不动作,并进行产品生产统计;当良品数达到10个时,PC端通讯运动控制卡发出延时输出信号触发八路晶体管驱动板,电磁阀2通,包装气缸收回,PC端通讯运动控制卡延时驱动步进电机进行定量运动,步进电机运动一段固定距离停下,包装气缸向外推出;当包装传送带产品即将溢满下落时,触发传感器2,传感器2发出信号传入PC端,PC端通讯运动控制卡发出输出信号触发八路晶体管驱动板,三色警报灯发出红色警报信号,提醒工作人员即时对产品进行入框处理;生产统计为单次记录,即当电脑重启时,生产统计重新复位记录;整体24VDC电源为输出稳定考虑做外接处理,步进电机驱动器电源和相机电源为安全考虑做独立电源分隔开来,设计时0V共地处理。

    3.3电气元件的选型
    表3-1电气元件型号及其元件图片对照表
    电气元件 型号 图片
    运动控制卡 ADT8940A1(配62口接线端子板)
    步进电机 步进电机86BYG250-156(配HB860步进电机驱动器)
    电源 步进电机驱动器专用环形变压器 输入220V 输出50V/200W

    晶体管 8路晶体管驱动板

    续表3-1电气元件型号及其元件图片对照表
    电气元件 型号 图片
    电磁阀 3V110-06【DC24V】(二位三通电磁阀)/4V110-06【DC24V】(二位五通电磁阀)
    电源 AC220V转
    DC24V电源
    传感器 原装欧姆龙E3Z-T61
    警报元件 LED三色警示灯

    3.4运动控制卡ADT8940A1电气连接及接口说明
    3.4.1运动控制卡的介绍
    运动控制卡是基于PC总线,利用高性能微处理器及大规模可编程器件,实现多个伺服电机的多轴协调控制的一种高性能的步进/伺服电机运动控制卡,其中包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出等功能,它可以发出连续的、高频率的脉冲串,通过改变发出脉冲的数量来控制电机的位置,改变发出脉冲的频率来控制电机的速度,它的脉冲输出模式包括脉冲/方向、 图3-1运动控制卡
    脉冲/脉冲方式。脉冲计数可用于编码器的位置反馈,提供机器准确的位置,纠正传动过程中产生的误差。数字输入/输出点可用于接限位、原点开关等。库函数包括S型、T型加速,直线插补和圆弧插补,多轴联动函数等。产品广泛应用于工业自动化控制领域中需要精确定位、定长的位置控制系统和基于PC的NC控制系统。具体就是将实现运动控制的底层软件和硬件集成在一起,使其具有伺服电机控制所需的各种速度、位置控制功能,这些功能能通过计算机方便地调用。
    ADT-8940A1卡是基于PCI总线的高性能四轴伺服/步进控制卡,一个系统中可支持多达16块控制卡,可控制64路伺服/步进电机,支持即插即用.。
    脉冲输出方式可用单脉冲(脉冲+方向)或双脉冲(脉冲+脉冲)方式,最大脉冲频率2MHz,采用先进技术,保证在输出频率很高的时候,频率误差小于0.1%。
    支持任意2-4轴直线插补,最大插补速度1MHz。
    外部信号(手轮或通用输入信号)驱动可以实现定量驱动、连续驱动。
    位置锁存可以锁存逻辑计数器的或实位计数器的值。
    速度控制可用定速和梯形加减速。
    具有大容量硬件缓存功能。
    I/O延时500us左右。
    位置管理采用两个加/减计数器,一个用于管理内部驱动脉冲输出的逻辑位置计数器,一个用于接收外部的输入,输入信号是A/B相输入的编码器或光栅尺,作为实际位置计数器
    计数器位数高达32位,最大范围–2,147,483,648~+2,147,483,647。
    3.4.2运动控制卡接线图

    图3-2运动控制卡接线图
    一块ADT-8940A1卡有二个输入/输出接口,其中J1为62针插座,J2为37针插座。J1为X、Y、Z、A轴的脉冲输出、开关量输入和开关量输出OUT0-OUT11的信号接线。
    3.4.3 J1 线号说明

    图3-3运动控制卡J1线号说明图

    表3-2 ADT-9162端子板各接线端子序号功能说明
    线 号 符 号 说 明
    1 PCOM1 用于单端输入的驱动器 不可接外接电源
    2 XPU+/CW+ X脉冲信号+
    3 XPU-/CW- X脉冲信号-
    4 XDR+/CCW+ X方向信号+
    5 XDR-/CCW- X方向信号-
    6 YPU+/CW+ Y脉冲信号+
    7 YPU-/CW- Y脉冲信号-
    8 YDR+/CCW+ Y方向信号+
    9 YDR-/CCW- Y方向信号-
    10 PCOM2 用于单端输入的驱动器,不可接外接电源
    11 ZPU+/CW+ Z脉冲信号+
    12 ZPU-/CW- Z脉冲信号-
    13 ZDR+/CCW+ Z方向信号+
    14 ZDR-/CCW- Z方向信号-
    15 APU+/CW+ A脉冲信号+
    16 APU-/CW- A脉冲信号-
    17 ADR+/CCW+ A方向信号+
    18 ADR-/CCW- A方向信号-
    19 INCOM1 20-27脚开关量输入点公共端
    20 IN0(XLMT-) X反向限位信号,可做通用输入使用
    21 IN1(XLMT+) X正向限位信号,可做通用输入使用
    22 IN2 (XSTOP0) X原点信号0,可做通用输入使用
    23 IN3 (XSTOP1) X原点信号1,可做通用输入使用
    24 IN4(XEXP+) X手动正转信号,可做通用输入使用
    25 IN5(XEXP-) X手动反转信号,可做通用输入使用
    26 IN6 (YLMT-) Y反向限位信号,可做通用输入使用
    27 IN7 (YLMT+) Y正向限位信号,可做通用输入使用
    28 INCOM2 29-36脚开关量输入点公共端
    29 IN8 (YSTOP0) Y原点信号0,可做通用输入使用
    30 IN9 (YSTOP1) Y原点信号1,可做通用输入使用
    31 IN10(YEXP+) Y手动正转信号,可做通用输入使用
    32 IN11(YEXP-) Y手动反转信号,可做通用输入使用
    33 IN12(ZLMT-) Z反向限位信号,可做通用输入使用
    34 IN13(ZLMT+) Z正向限位信号,可做通用输入使用
    35 IN14(ZSTOP0) Z原点信号0,可做通用输入使用
    36 IN15(ZSTOP1) Z原点信号1,可做通用输入使用
    37 INCOM3 38-45脚开关量输入点公共端
    38 IN16(ZEXP+) Z手动正转信号,可做通用输入使用
    39 IN17(ZEXP-) Z手动反转信号,可做通用输入使用
    40 IN18(ALMT-) A反向限位信号,可做通用输入使用
    41 IN19(ALMT+) A正向限位信号,可做通用输入使用
    42 IN20(ASTOP0) A原点信号0,可做通用输入使用
    43 IN21(ASTOP1) A原点信号1,可做通用输入使用
    44 IN22(AEXP+) A手动正转信号,可做通用输入使用
    45 IN23(AEXP-) A手动反转信号,可做通用输入使用
    46 OUT0 开关量输出点
    47 OUT1 开关量输出点
    48 OUT2 开关量输出点
    49 OUT3 开关量输出点
    50 OUTCOM1 OUT0-3开关量输出点公共负端
    51 OUT4 开关量输出点
    52 OUT5 开关量输出点
    53 OUT6 开关量输出点
    54 OUT7 开关量输出点
    55 OUTCOM2 OUT4-7开关量输出点公共负端
    56 OUT8 开关量输出点
    57 OUT9 开关量输出点
    58 OUT10 开关量输出点
    59 OUT11 开关量输出点
    60 OUTCOM3 OUT8-11开关量输出点公共负端
    61 +12V 内部正12V输出,不可接外接电源
    62 GND 内部地
    3.4.4ADT-9162接线端子接线图:

    图3-4 ADT-9162端子板端子接线图
    3.5步进电机选型因素考虑及参数、电路接法说明
    3.5.1步进电机选型因素考虑
    在选取该型号步进电机时,结合机械设计,第一选型要素为电机是否符合机械设计要求,步进电机相数为二相,最大静力距高达12kg*cm,却耐久性、抗高温性能较好,满足传送带运动的基本条件,足以驱动下传送带正常运转;第二选型要素为电机是否符合电气设计,步进电机选择交流50V作为输入电源,佩带独立的交流变压器,其优点是安全可靠,且步进电机自身具备有良好的绝缘性能(绝缘等级:B级)、耐高温性能,在温度较高的情况下也可以正常运转,不受外界环境因素影响,电机驱动器可设置电流细分,可调节电机电流大小,进而控制电机转矩,第三选型要素为成本方面的考虑,在满足控制的前提下有三种选择方式:
    第一选择是伺服电机配伺服电机驱动,其优点为定位精确,便于通讯,电机运转震动小,转矩大,性能高,电机价格高;
    第二选择是电机配变频器控制,其控制特点是便于检测故障,节能,但通讯麻烦,且元器件价格中偏高;
    第三选择是步进电机配电机驱动器,其特点是便于通讯,定位精度较高,转矩大,性能偏高,控制方便,价格偏低,其缺点为电机运转带有轻微震动;
    由于设备使用的电机控制下传送带实现的功能较为简单且对定位精度无过高要求,电机轻微震动不影响卡簧零件排列形状,综合各方面因素考虑,在机械结构以及电气控制满足的功能实现的条件下,结合产品价格方面的考虑选型,故选择86BYG250-156型号步进电机配HB860二相混合式步进电机驱动器。
    3.5.2电机技术特点
    步进电机步距角:0.9/1.8°
    ÷温升:80℃(额定电流)
    环境温度:-20°C~+55°C
    步进电机绝缘电阻: 100M Ω Min. ,500VDC
    步进电机绝缘强度:500VAC /min
    步进电机绝缘等级:B级
    3.5.3电机技术数据

    表3-3电机技术数据表
    型号 步距角 相数 电压V 电流A 电阻 电感mH 最大静力矩
    kg*cm 外型尺
    86BYG250-156 0.9/1.8° 2 50-80 4.5 1.65 11.5 12 156

    上表为电机技术数据表,被选型步进电机的步距角为0.9/1.8°,相数为二相,需配用二相步进驱动器,额定电压范围为AC50V-AC80V,最大承载电流为4.5A,步进电机驱动器电路细分不高于4.5A即可,电阻为1.65Ω,电感11.5mH,最大静力距为12 kg*cm,外形尺寸为156L。
    3.5.4电机外形尺寸及线号引出线说明

    图3-5电机外形尺寸图

    图3-6电机引出线说明

    3.5.5步进电机驱动器特点及参数设定

    • 设有16档等角度恒力矩细分,最高分辨率51200步/转

    • 最高反应频率可达200Kpps

    • 步进脉冲停止超过1.5s时,线圈电流自动减到设定电流的一半

    • 光电隔离信号输入/输出

    • 驱动电流2.0A/相到6.0A/相,分8档可调

    • 单电源输入,电压范围:交流AC18-80V;直流DC24V-80V
      图3-7步进电机驱动器引线说明

    • 相位记忆功能(注:输入停止超过3秒后,驱动器自动记忆当时电机相位,重新上电或MF信号由低电平变为高电平时,驱动器自动恢复电机相位)。

    图3-8驱动器外型尺寸图 表3-4驱动器引脚功能说明表

    3.5.6、驱动器电流设定
    驱动器工作电流由SW1-SW3拨码设定,运行电流为正常工作有效输出电流,设置开关详见下表:
    表3-5驱动器电流设定
    运行电流(A) 2.00 2.57 3.14 3.71 4.28 4.86 5.43 6.00
    SW1 ON OFF ON OFF ON OFF ON OFF
    SW2 ON ON OFF OFF ON ON OFF OFF
    SW3 ON ON ON ON OFF OFF OFF OFF

    其中SW4为半流/全流模式设定开关:OFF=Half Current(半流) ON=Full(全流)
    细分设定:
    驱动器细分由SW5-SW8端子设定,共16挡,SW9和SW10为功能设定。附表如:细分数(脉冲/转)
    续表3-5驱动器电流设定
    细分数 400 800 1600 3200 6400 12800 25600 51200
    SW5 ON OFF ON OFF ON OFF ON OFF
    SW6 ON ON OFF OFF ON ON OFF OFF
    SW7 ON ON ON ON OFF OFF OFF OFF
    SW8 ON ON ON ON ON ON ON V
    细分数 1000 2000 4000 5000 8000 10000 20000 40000
    SW5 ON OFF ON OFF ON OFF ON OFF
    SW6 ON ON OFF OFF ON ON OFF OFF
    SW7 ON ON ON ON OFF OFF OFF OFF
    SW8 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF
    3.6 传感器的参数、功能作用及原理
    3.6.1欧姆龙e3z-d61的参数设定和工作环境
    检测距离/对射型15m、回归反射型4m、扩散反射型1m。
    独特的防止外部乱光计算方法,变频荧光灯下亦可工作。
    最大限度降低电力消耗和含铅材质的使用。
    IP67保护构造,防止相互干扰功能, EN规格标准。防油型 为IP67f。
    光轴与机械轴的偏差控制在±2.5\u20197X内,光轴对合更容易。 图3-9对射型传感器

    3.6.2传感器选型及功能介绍
    采用对射型光电传感器的主要因素考虑在于传感器需实现功能较多,传感器在整套设备下需实现以下几个功能:
    (1)触发相机拍摄功能
    (2)生产统计计数功能
    (3)延时记时功能
    (4)产品溢出提示报警功能
    对射型光电传感器主要的优点是精准,防止外部乱光,防止相互干扰,相对于其它类型传感器检测效果更加。
    3.6.3对射型光电开关原理图

    图3-10对射型光电开关原理图
    3.7三色警报灯的接线方法

    图3-11三色警报灯共阴极与共阳极接法
    3.8 输出控件的选型原因及元件参数
    3.8.1输出控件的选型原因
    在选择输出控件时有三种可选用方式:继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出;如使用继电器输出,需并联二极管防止继电器反向电流过大而影响到运动控制卡内部电路,其优点是价格便宜方便;选择晶体管输出则不用考虑反向电流问题,价格偏中,其特点是输出稳定、便于控制、安全;由于晶闸管输出需带交流负载,故不考虑选用晶闸管输出;故选择价格适中、安全稳定的八路晶体管效应驱动板。
    3.8.2八路场效应管驱动板的元件参数
    (1)用于控制电磁阀,直流电机,继电器等直流供电设备;也作为输入输出用。
    (2)控制端口电压:3.3V,5V,9V,12V,24V可供选择,电流小于5mA/路
    (3)被控端口电压:5-36V(直流),每路最大电流5A,8路总电流不要超过30A。
    (4)低导通阻抗:16毫欧。
    (5)输入输出完全光电隔离。
    (6)适于PLC上使用,支持NPN和PNP输出的PLC和继电器输出的PLC。
    (7)可通过I/O控制卡直接触发,达到低压控制高压,小电流控制大电流的目的。
    (8)过流保护,过压保护,热保护
    (9).配工业外壳,35mm导轨安装
    (10)尺寸:1159042mm(长高)
    3.9气路差动连接及电磁阀控制回路
    3.9.1气路差动连接
    良次品分离气缸由于对速度无具体要求,直接采用连接二位五通电磁阀,以实现气缸推出退回动作。

    包装气缸部分由于对推出气缸动作有一定的速度要求,为提高气缸推出速度,利用一个二位三通电磁阀和一个二位五通电磁阀相互连接,采用差动连接方式。

    气路差动连接(图3-12):
    电磁阀的选型:一个二位五通电磁阀
    一个二位三通电磁阀
    目的: 图3-12差动连接气动原理图
    加快下气缸推出动作的速度,配合工件下滑速度,使包装排列部分有充分的缓冲时间,排列更整齐而加设。
    3.9.2电磁阀控制回路

    图3-13电磁阀控制回路

    4系统软件开发
    4.1软件界面设计

    图4-1弹性卡箍零件自动化检测与包装生产流水线的主控制面板
    Labview主控制程序前面板(如图3-1)内容包括检测产品型号的选择、合格产品上下限值输入的设置、实际产品检测值的显示、判定合格与否的结果显示灯、气缸动作时间的设置、图像采集面板及特征识别值的读取、生产统计模块及退出程序指令。

    图4-2设置程序面板
    Labview设置程序面板(如图3-2)内容包括合格零件开口长度上下限设置、合格内折角度上下限、气缸动作时间设置、传送带参数设置以及零件故障检测区等。
    4.2系统试验
    合格产品界面显示:

    图4-3检测合格产品时的软件界面

    设置选择产品型号,将产品各部位尺寸合理误差范围输入指定上下限框中完成设置,其他设置无需改变,如若产品合格(如图3-3),则合格产品界面显示相机采集图片所检测到的各个部分的实际尺寸(实际尺寸精确至0.01mm),产品合格,界面显示PASS,则次品分离气缸不动作,良品数、检测总数和重叠包装数加1,不良品数不变,产品流入生产包装部分;如若产品检测时相机所采集的图片识别某一尺寸不在合格尺寸范围内(如图3-4),则界面显示FAIL,气缸延时启动,推出次品,良品数和重叠包装数不加1,不良品数和检测总数加1。
    不良品率计算公式为:
    不良品率=不良品数/产品总数×100%
    若检测产品为合格品,则 不良品率=不良品数/(产品总数+1)×100%
    若检测产品为不合格品,则 不良品率=(不良品数+1)/产品总数×100%
    依此赋值。

    不合格产品界面显示:

    图4-4检测产品不合格时的软件界面
    4.3程序介绍
    4.3.1软件程序流程图

    图4-5软件程序流程图

    4.3.2运动控制卡初始化程序

    图4-6初始化程序图
    在完成运动控制卡与电脑PCI槽时,使用LabVIEW调用子VI、“adt8940a1¬_initial”初始化运动控制卡,运行子VI,若出现“运动控制卡可以使用”字样,则说明运动控制卡和PC端完成正常连接,则可以开始编写运动控制程序。以下为VI说明:
    VI:“adt8940a1_initial”
    功能:初始化卡
    ①返回值>0时,即显示adt8940a1卡的数量。假设数量为2,则可用的卡号分别为0、1;
    ②返回值=0时,说明没有安装adt8940a1卡;
    ③返回值<0时,-1表明没有安装相关驱动,-2则表明PCI桥存在故障。
    4.3.3图像处理程序
    图像采集程序(图4-7):

    图4-7图像采集程序

    图像特征尺寸误差设置程序(图4-8):

    图4-8图像特征尺寸误差设置程序
    图像特征识别及尺寸运算程序(图4-9):
    图4-9图像特征识别及尺寸运算程序
    软件图像处理的流程依次为图像采集、图像特征识别、图像识别特征尺寸赋值(标定)、图像各部分尺寸与设置上下限值对比以及作出最后的判断;程序部分主要分为图像采集程序、图像特征识别尺寸程序、图像特征尺寸运算程序;程序设置输入值包括型号选择、开口尺寸上下限、其余部分尺寸值上下限、折弯角度上下限等;当所识别的尺寸存在以下关系时为合格品,否则为不合格品:
    设置该部分的尺寸下限 < 所识别的尺寸 < 设置该部分的尺寸下限
    软件图像处理的各部分通过虚拟信号的紧密结合联系,使得整个图像处理功能得以完整实现。
    软件图像处理主要利用vision的图像识别功能,通过vision与labview子VI的生成依赖关系,从而调用到labview程序之中,从而将采集的数据通过labview做数据处理,并对其是否在偏差范围内作出判断,labview再反馈给运动控制卡作出相应的动作。
    4.3.3步进电机参数设置初始化程序:

    图4-10步进电机初始化参数设定程序
    电机参数设置主要实现定值动作,调用初速度、驱动速度、运动加速度、定量驱动的子VI即可实现相应的参数设置功能,其次是实时监控功能,输出实时速度与其位置信息。
    Labview所调用的步进电机参数设置的子VI如下:
    VI:“set_strat”
    功能:初始速度设定
    cardno 卡号
    axis 轴号
    value 起始速度(0-2M)
    返回值 0:正确 1:错误

    VI:“set_speed”
    功能:驱动速度的设定
    cardno 卡号
    axis 轴号
    value 速度(0-2M)
    返回值 0:正确 1:错误
    VI:“set_acc”
    功能:加速度设定
    cardno 卡号
    axis 轴号
    value 加速度(0-64000)
    返回值 0:正确 1:错误

    VI:“pmove”
    功能:定量驱动
    cardno 卡号
    axis 轴号
    pulse 输出的脉冲数
    pulse >0:正方向移动
    pulse <0:负方向移动
    范围(-268435455~+268435455)
    返回值 0:正确 1:错误

    VI:“int set_actual_pos”
    功能:设定实际位置计数器的数值
    cardno 卡号
    axis 轴号
    value 范围(-2147483648~+2147483647)
    返回值 0:正确 1:错误
    VI:“int get_speed”
    功能:获取各轴当前的驱动速度
    cardno 卡号
    xis 轴号
    speed 当前驱动速度的指针
    返回值 0:正确 1:错误
    4.3.4结果指示判定程序:

    图4-11结果指示判定程序
    4.3.5退出指令及延时程序:

    图4-12退出指令及延时程序
    “int set_suddenstop_mode”
    功能:硬件停止
    cardno 卡号
    v 0:无效 1:有效
    logical 0:低电平 1:高电平
    返回值 0:正确 1:错误
    4.3.6生产统计程序:

    图4-13生产统计程序
    4.4 ADT8940A1基本库函数列表
    表4-1 ADT8940A1基础库函数表
    函数类别 函数名称 功能描述
    基本参数 adt8940a1_initial 初始化卡
    get_lib_version 获取版本号
    set_pulse_mode 脉冲模式
    set_limit_mode 限位模式
    set_stop0_mode 停止模式
    set_stop1_mode 停止模式
    set_delay_time 延时状态
    set_suddenstop_mode 硬件停止
    驱动状态检查 get_status 获取单轴驱动状态
    get_inp_status 获取插补驱动状态
    get_delay_status 延时状态
    get_hardware_ver 硬件版本
    运动参数设定 set_acc 设定加速度
    set_startv 设定初始速度
    set_speed 设定驱动速度
    set_command_pos 设定逻辑计数器
    set_actual_pos 设定实位计数器
    set_symmetry_speed 设定加速速度
    运动参数检查 get_command_pos 获取逻辑位置
    get_actual_pos 获取实际位置
    get_speed 获取驱动速度
    get_out 获取输出点
    驱动类 pmove 单轴定量驱动
    dec_stop 减速停止
    sudden_stop 立即停止
    inp_move2 两轴插补
    inp_move3 三轴插补
    inp_move4 四轴插补
    开关量类 read_bit 读单个输入点
    write_bit 输出单点
    复合驱动类 symmetry_relative_move 单轴相对运动
    symmetry_absolute_move 单轴绝对移动
    symmetry_relative_line2 两轴直线插补相对移动
    symmetry_absolute_line2 两轴直线插补绝对移动
    symmetry_relative_line3 三轴直线插补相对运动
    symmetry_absolute_line3 三轴直线插补绝对运动
    symmetry_relative_line4 四轴直线插补相对运动
    symmetry_absolute_line4 四轴直线插补绝对运动
    home1 单轴回原点运动
    inp_arc 两轴软件圆弧_
    fifo_arc 两轴缓存软件圆弧_
    continue_move1 单轴连续运动
    continue_move2 两轴连续运动
    外部信号驱动 manual_pmove 外部信号定量驱动
    manual_continue 外部信号连续驱动
    manual_disable 禁用外部信号驱动
    位置锁存 set_lock_position 位置锁存工作模式
    get_lock_status 获取锁存状态
    get_lock_position 获取锁存位置
    clr_lock_status 清除锁存状态
    硬件缓存 fifo_inp_move1 1轴缓存
    fifo_inp_move2 2轴缓存
    fifo_inp_move3 3轴缓存
    fifo_inp_move4 4轴缓存
    reset_fifo 清除缓存
    read_fifo_count 获取缓存状态
    read_fifo_empty 获取缓存状态
    read_fifo_full 获取缓存状态

    5总结与展望
    此次检测流水线的研发,总共用了一年时间。在这一年里,我们经历了几个不同的阶段,开始时懵懂期,对于检测设备一无所知的我们,仿佛是在黑暗中摸索。之后的我们,进入了准备期,我们开始收集资料,学习Labview编程,学习机械原理,机械制造技术,力学等等,当积累的知识达到一定量了之后,开始了行动期,结构设计,是我们的第一步,首先将脑海中的结构,转化为电脑的PROE图,基本框架出来后,根据工厂所测量出的数据,设计了设备所需的两条传送带,之后开始了PROE的运动仿真,验证结构的合理性之后,开始制作剩余的结构。结构的制作是一段漫长而又辛苦的过程,打孔,切割,折弯这些步骤在制作过程中只是家常便饭。虽辛苦,但却可以学到许多的知识,对于以后在这个行业的工作有着莫大的好处。从结构的制作中,我们可以明白机械结构离不开机械原理,只有把这门基础课程摸熟摸透,我们才能在这个行业中不断地进步。
    接下来的第二步,是电路的设计,由于需要用到的电气元件我们大都不熟悉,所以这需要我们翻阅大量相关书籍和网上查找相关资料,运动控制卡,伺服电机,伺服电机,伺服电机的驱动器,气缸,气压阀等等的元件,都是在这个时候认识的。认识之后,要根据工厂的要求进行选型,装配和接线等等,一套电路系统就此完成,但这还没有结束,接线之后是测试,测试的过程中,许多错误开始出现,这也暴露了我们知识的缺乏,但我们并没有气馁,而是迎难而上,经过多次的调试,最后电路系统能够正常运行,电路设计也由此告一段落。我们本来就是学机械的,本来电气对于我们来说就是一道难关,但经过自学与请教老师,这道难关终于被我们攻克,由此总结出不管是电路接法与电气元件的选择,都出现在以前所学的电子电工原理上,所谓万变不离其宗,只有基础掌握好了,才能稳步向前。
    之后的第三步,程序的设计,对于从来没有学过Labview软件的我们,又是一大重大的考验,开始是软件功能的熟悉,熟悉之后开始简单的程序编写,接着是程序的运用。接着在老师的帮助下,我们有了巨大的进步,懂得将程序与设备相结合,经过一段时间的调试,我们终于将设备完整地做了出来。这其中,我们学会了万事如果靠自己琢磨,花费的时间和经历太过高昂,要懂得去问,问别人的同时不止可以拉进和人的感情,而且又节约了时间,自己又能学到东西,何乐而不为呢。
    这台设备的成功,将会成为我们的一个起点,在不久的将来,我们可能会设计出更多的设备,只有不断地有着一颗进取的心,我们才能不断地前进,最终达到巅峰。
    参考文献
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    [14]邢笑雪,刘富,马冬梅,翟微微,王芳荣.基于机器视觉的软体纤维丝集束智能计数系统[J].吉林大学学报(工学版). 2012
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    [17]刘明周,马靖,张淼,赵志彪,杨铎,王强.基于机器视觉的机械产品装配系统在线作业方法[J].计算机集成制造系统. 2015
    [18]董玲,杨洗陈,雷剑波.中国激光.基于机器视觉的激光再制造机器人离线自动编程研究[J]. 2013
    [19] Haralick,R. Computer and Robot vision[M]. 1993.
    [20] David A.Forsyth,Jean Ponce. Computer Vision-A modern Approach. [M]. 2002.
    [21] Reinhard Klette. Robot Vision… 2001

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  • ISTA包装测试标准

    2015-04-05 15:04:32
    包装运输是商品流通中必不可少的一个部分。包装对产品的保护安全与否,直接关系到商家的经济利润。国际安全运输协会(ISTA)发布了一系列的标准以及测试程序和测试项目等文件,作为对运输包装的安全性能进行评估的...
  • 本标准规定了固定式发电用凝汽汽轮机本体范围内的热工检测控制技术要求,试 验和验收以及标志、包装运输和保管的要求。 本标准 介绍了关于汽轮机热工检测控制技术导则的详细说明,提供电气规范的技术资料的下载。
  • 贴片机检测调整

    2021-01-20 00:04:19
    供应商提供的元器件并不能保证完全符合组装要求,同时元器件在运输、储存、装载及吸取过程中都有可能造成意外损伤,因此在自动化程度高的贴片机中,利用贴片机系统的视觉进行元器件“组装性能”是否合格的检测功能。...
  • 本标准规定了汽车外廓尺寸检测仪的型号、要求、试验方法、检验规则及标志、包装运输和贮存。 本标准适用于汽车外廓尺寸检测仪的设计、生产与检验。
  • 模拟汽车运输振动

    2020-02-27 10:53:16
    产品在运输过程中,振动是必存在的一个环节,存在于货物的整个流通过程中,包装振动测试是模拟包装在流通过程中运输工具对包装件的动态冲击,包装常用的振动类型有正弦振动和随机振动,正弦振动主要用于研发设计阶段...

    产品在运输过程中,振动是必存在的一个环节,存在于货物的整个流通过程中,包装振动测试是模拟包装在流通过程中运输工具对包装件的动态冲击,包装常用的振动类型有正弦振动和随机振动,正弦振动主要用于研发设计阶段寻找共振点,进行包装优化避开共振点。随机振动用于实验室模拟实际运输过程中的振动。随机振动更接近于实际运输环境产生的振动危害。在包装模拟运输中常用的包装振动测试标准有ISTA系列、ASTM D4169、GB/T 4857系列、GB/T 35774、ASTM D999、ISO13355、ASTM D4728等。模拟运输中的振动频率范围一般在1Hz~300Hz, 在运输振动中能量主要集中在低频区域。振动来源于车辆的悬挂系统、轮胎、飞机的涡轮、 气流、铁轨等,将存在于整个流通过程中。货运汽车频率范围一般在1Hz~200Hz, 货机频率范围一般在2Hz ~300Hz。在GB/T 4857 .23附录A给出了钢簧减振卡车中国部分公路运输随机振动功率谱密度曲线及试验时间计算,附录B给出了京沪铁路运输随机振动功率谱密度曲线实例,附录C给出了国际相关随机振动标准中试验用加速度功率谱密度曲线及数据如ASTM D4728、ASTM D4169、ISTA-3A、 ISO 13355,引用的国外标准版本非现行版。ASTM D4169中给出了三种强度的卡车谱,三个等级的铁路谱和三个等级的空运谱。
    富港检测专注包装运输测试,是亚马逊apass计划中国认可实验室,并获得国际ISTA及中国合格评定认可委员会 (CNAS)资质,可提供ISTA 2A、ISTA 3A、ISTA
    3B、ISTA 3E、ISTA 6A及ASTM D4169、GB、ISO等测试服务,致力于为企业减少包装,减少浪费,降低成本。公司资质齐全,优质服务,专业技术团队,丰富经验案例。出具测试报告获得广大国内外客户认可及肯定,医疗企业可用于CE认证 NMPA&FDA注册,热烈欢迎您可以现场莅临指导测试交流!联系人谢经理15226989829/15705173118

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  • 表面缺陷检测:机器视觉检测技术

    万次阅读 2018-08-02 11:07:21
    导读:传统的工业生产制造,由于科学技术的限制仍然主要采用人工检测的方法去检测产品表面的缺陷,这种方法由于人工的限制和技术的落后,不仅检测产品的速度慢、效率低下,而且在检测的过程中容易出错,从而导致了...

    导读:传统的工业生产制造,由于科学技术的限制仍然主要采用人工检测的方法去检测产品表面的缺陷,这种方法由于人工的限制和技术的落后,不仅检测产品的速度慢、效率低下,而且在检测的过程中容易出错,从而导致了检测结果的不精确。

     

    当今社会,随着计算机技术,人工智能等科学技术的出现和发展,以及研究的深入,出现了基于机器视觉技术的表面缺陷检测技术。这种技术的出现,大大提高了生产作业的效率,避免了因作业条件,主观判断等影响检测结果的准确性,实现能更好更精确地进行表面缺陷检测,更加快速的识别产品表面瑕疵缺陷。

     

    产品表面缺陷检测属于机器视觉技术的一种,就是利用计算机视觉模拟人类视觉的功能,从具体的实物进行图象的采集处理、计算、最终进行实际检测、控制和应用。产品的表面缺陷检测是机器视觉检测的一个重要部分,其检测的准确程度直接会影响产品最终的质量优劣。由于使用人工检测的方法早已不能满足生产和现代工艺生产制造的需求,而利用机器视觉检测很好地克服了这一点,表面缺陷检测系统的广泛应用促进了企业工厂产品高质量的生产与制造业智能自动化的发展。

     

    机器视觉智能检测系统

     

    应用表面缺陷检测系统,提高了检测的准确度和效率。那么,在进行产品表面检测之前,有几个步骤需要注意。

     

    • 首先,要利用图像采集系统对图像表面的纹理图像进行采集分析;

    • 第二,对采集过来的图像进行一步步分割处理,使得产品表面缺陷能像能够按照其特有的区域特征进行分类;

    • 第三,在以上分类区域中进一步分析划痕的目标区域,使得范围更加的准确和精确。

     

    通过以上的三步处理之后,产品表面缺陷区域和特征能够进一步确认,这样表面缺陷检测的基本步骤就完成了。

     

    自动化检测流程图

     

    利用机器视觉技术提高了用户生产效率,使得生产更加细致化,分工更加明确,同时,减少了公司的人工成本支出,节省了财力,实现机器智能一体化发展

     

    机器视觉检测技术有哪些分类?

     

    为了适应现今这个发展越来越快的社会,机器视觉检测技术是必不可少的。在一些不合适人类工作的环境场所机器视觉就可以代替人类进行。机器视觉检测技术分类:

     

    (1)一般来说,机器视觉检测技术依照检测功用可区别:定位、缺点检测、计数/遗失检测、尺度丈量。

     

    (2)机器视觉检测技术依照其装置的载体可分为:在线检测体系和离线检测体系。

     

    (3)依照检测技能区别,一般有立体视觉检测技能、斑驳检测技能、尺度丈量技能、OCR技能等。

      

    机器视觉检测技术在于消除瑕疵,含糊,碎屑或凹陷等商品缺点,以保证商品的功用和性能至关重要。因而现已被广泛用于各大职业的商品缺点检测、尺度检测中。如使用视觉体系能进行商品多种项目的检测,用视觉体系检测电子部件的缺点或偏移的针脚,用视觉体系丈量注射器部件形状或区别颜色来进行检查错误安装等。

     

    机器视觉检测技术在交通职业的车牌辨认和流量检测、药品职业的包装检测、饮料职业的容量检测和外包装检测、烟草职业的烟标检测和外包装检测、汽车职业的安装检测、打印职业的打印质量检测、纺织职业的布疋瑕疵检测、五金职业的螺丝钉检测、运输职业的货品分拣、食品职业的生果分拣、电子职业的焊接检测和安装定位、钢铁职业的钢板外表缺点检测、智能读表、智能抄表等都有应用。

     

    机器视觉检测技术根据机器视觉图画处置技能之视觉检测技能,对商品全体进行自动检测,关于控制商品品质保障商品质量有着非常重要的效果,能够避免不合格商品的外流,然后进步公司的核心竞争力。公司取得的不仅仅是社会效益,其机器视觉检测技术现已为众多公司带来了实质性的经济效益。

     

    无人工厂离不开机器视觉

     

    深圳辰视智能科技有限公司是一家集机器视觉、工业智能化于一体的高新技术企业,是由一支中国科学院机器视觉技术研究的精英团队在深圳创立。

    辰视智能拥有基于深度学习的三维视觉引导、机器人运动控制、视觉检测、三维建模等方面的核心技术,并研发了机器人三维视觉引导系统 、机器人二维视觉引导系统、三维检测系统、产品外观检测系统等可根据客户需求定制化的智能产品。以高效·低成本·模块化的方式为自动化集成商、自动化设备厂商、机器人厂家提供机器视觉的相关解决方案。

    辰视智能致力于技术的不断研究、创新、突破,为合作伙伴提供世界领先的机器视觉产品及技术。

     

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  • 机器视觉之表面缺陷检测

    千次阅读 2020-01-14 16:26:40
    一般这种玻璃瓶会有一定次品、不良品,特征是,内部细细的裂缝纹路长度长于一定限制,那么这种啤酒瓶在运输或者开瓶盖的过程中就有炸裂的风险。 所以,采用计算机摄像,机器视觉,人工智能的技术,加以判断甄别,...
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空空如也

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