下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 摘 要 在國內(nèi)制材行業(yè)中，制材廠對原木形狀的 檢測 以及材積的測量計算一直采用人工檢尺的方法：由人工目測每根原木的外部形狀，進(jìn)行分類加工；人工用卷尺或卡尺量取原木的長度和檢尺直徑，然后，再通過查找材積手冊得到單根原木的材積，經(jīng)過逐根檢尺測量和累加計算才能得到整堆原木的材積；逐堆測量之后才能得到原木的進(jìn)貨量，檢尺的工作量是非常大的。本課題針對我國原木 檢測 技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出采用 8點檢測， 4點組合回歸描述的方法，運(yùn)用自動檢測技術(shù)及計算機(jī)模擬技術(shù)，對原木輸送機(jī)上運(yùn)行的原木進(jìn)行快速在線測量，可以提高設(shè)備的 檢測效率。 從原木外形輪廓與制材生產(chǎn)之間的關(guān)聯(lián)性出發(fā) ， 探討和研究了原木檢測機(jī)設(shè)計的原理及設(shè)計的方法 ， 為原木檢測機(jī)的設(shè)計和制造提供了理論依據(jù)， 原木檢測技術(shù)越來越為世界各國制材企業(yè)所重視。本論文所設(shè)計的原木檢測機(jī)作為一種試驗階段的設(shè)備，在整體性能上還存在許多有待解決和改進(jìn)的方面，這些將會對今后的研究工作起到促進(jìn)作用。 關(guān)鍵詞 ： 光環(huán)投影 測量 機(jī) ；識別；自動測量；定心；回歸描述 下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 ABSTRACT In our country, the wood manufacture industry inspect the shape and the volume of the log by manual work. Estimate logs outer shape with eyes, and then label them before throwing into processing. People uses tape and caliper to confirm a logs length and diameter of the section, and look for it in the manual to obtain one logs volume. By accumulating all the volume of the log, the number of the stock can be gotten The work of inspecting the log by manual is very heavy. In this paper, the theory of the eight point inspection and the four point compounding simulation are presented. So we can quickly measure and get the logs external shape parameter accurately on-line with the automatic inspecting technique and computer stimulating technique. The equipment can enhance work efficiency. Based on the relativity of log shape and production, the design theory and method of logs shape inspecting equipment are discussed. At the same time, the theoretical basis for design and manufactury is provided in this paper. Log inspection technique is recognized increasingly by lumbering. The equipment designed in this paper is a sort of experiment facility and also there are many question and juvenility. All these will accelerate researching work for the future. Keywords: Log Shape； Identify； Automatic Inspection； Shape Identify； Regression 下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 目 錄 摘要 . I Abstract . II 第 1章 緒論 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 國內(nèi)和國外原木檢測機(jī)設(shè)備的發(fā)展分析 . 3 1.3 本課題研究的目的和意義 . 6 1.4 選題的研究內(nèi)容和設(shè)計設(shè)想 . 5 第 2章 原木檢測機(jī)總體設(shè)計 . 6 2.1 原木檢測機(jī)總體原理介紹 . 7 2.1.1 原木檢測機(jī)設(shè)計原理 . 7 2.1.2 原木形狀識別機(jī)設(shè)計方案 . 8 2.2 結(jié)構(gòu)實現(xiàn)方法 . 9 2.3 原木檢測機(jī)機(jī)械部分設(shè)計 .11 2.4 機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算 . 12 2.5 輸送機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 12 2.6 本章小結(jié) . 14 第 3章 動力部件選擇和傳動機(jī)構(gòu)的計算 . 15 3.1 電動機(jī)的選擇 . 15 3.2 鏈傳動的計算 . 16 3.2.1 小鏈條的選擇和校驗 . 16 3.2.2 大鏈條的校驗計算 . 19 3.2.3 鏈輪的設(shè)計計算 . 20 3.3 鏈輪軸的設(shè)計和校核 . 22 3.3.1 軸的 材料的選擇 . 22 3.3.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算 . 22 3.3.3 按彎扭合成強(qiáng)度條件計算 . 24 下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 3.3.4 軸的安全系數(shù)校核 . 27 3.4 軸承的選擇和校核 . 29 3.4.1 選擇 軸承 . 29 3.4.2 軸承的選用計算 . 29 3.5 鏈輪軸鍵的選擇和鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計算 . 30 3.5.1 鍵的類型選擇 . 30 3.5.2 計算鍵工作面剪切 . 30 3.5.3 計算鍵工 作面擠壓 . 30 3.6 螺栓的選擇和校核 . 31 3.7 本章小結(jié) . 32 第 4章 檢測機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 . 33 4.1 檢測機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 33 4.2檢測系統(tǒng)原理的計算 . 36 4.3 檢測機(jī)構(gòu)的零件的選擇和校核 . 37 4.3.1 傳感器的選擇和原理 . 39 4.3.2 檢測擺桿軸的選擇和校核 . 40 4.3.3 彈簧絲的選擇和計算 . 40 4.3.4 傳感器中軸承的選擇和計算 . 41 4.4 本章小結(jié) . 40 結(jié)論 . 41 參考文獻(xiàn) . 42 致謝 . 43 下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 1 第 1章 緒 論 1.1 概述 全套資料帶 CAD圖， QQ聯(lián)系 414951605或 1304139763 下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 2 隨著現(xiàn)代木材加工工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的制材技術(shù)正在逐步更新，以制材學(xué)和測樹學(xué)為基礎(chǔ)的原木描述理論已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代木材工業(yè)的發(fā)展。因此，有必要在理論、方法、手段上建立一套全新的原木外形及其缺陷的描述體系，采用新的、高精度的計算公式，將制材學(xué)與測樹學(xué)的原木描述理論向前 推進(jìn)一步；采用新發(fā)明、新技術(shù)制造新設(shè)備，實現(xiàn)原木檢測過程的高度自動化，以適應(yīng)現(xiàn)代木材加工工業(yè)的發(fā)展。一般情況下原木模型的實測參數(shù)越多，重建模型的精度越高。但實測參數(shù)越多會使檢測設(shè)備復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理和優(yōu)化計算量增大，導(dǎo)致對計算機(jī)的容量要求高、投資增大、不利于推廣應(yīng)用。所以，找出一種即可下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 3 以保證原木描述精度，又不需要大量檢測參數(shù)的原木最佳形狀識別體系，一直是國內(nèi)外從事原木模型描述學(xué)者潛心研究的課題。另外，如何利用先進(jìn)的原木檢測技術(shù)，對原木形狀進(jìn)行真實再現(xiàn)，以利于木材的分類、選擇、合理加工、提高其利用率，對制材企業(yè)來 說顯得尤為重要。 1.2 國內(nèi)和國外 光環(huán)投影 測量 機(jī)設(shè)計 設(shè)備的發(fā)展分析 我國對原木檢測技術(shù)的研究始于上世紀(jì) 80年代以前，從國內(nèi)的研究形勢和方向看，今后我國的研究重點可能會向以下幾個方面發(fā)展： (1)根據(jù)原木干形，建立原木的分段模型，提高原木的檢測精度。 (2)原木模型的設(shè)計必須與檢測設(shè)備的研究同步進(jìn)行。最佳的模型優(yōu)化設(shè)計應(yīng)節(jié)省設(shè)備投資，拋棄不實用的數(shù)學(xué)模型，推廣和完善有利于普及和應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型。 (3)逐步提高離散模型和仿真模型矩陣的階數(shù)發(fā)，展動態(tài)檢測技術(shù)，使離散模型盡快地應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。 目前，國 內(nèi)采用最多的原木檢測形式是人工檢測的方法。手工檢尺存在著諸多不利方面，其檢測結(jié)果受人為因素影響很大。這種方法完全由人操作、控制，依據(jù)工人的眼看心算，獲得原木的尺寸、規(guī)格等參數(shù)。檢尺員的工作經(jīng)驗、工作態(tài)度等導(dǎo)致了工作結(jié)果差別很大。另外，這種方法的勞動強(qiáng)度大，效率低。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會生產(chǎn)率的快速提高，這種傳統(tǒng)方法難以適應(yīng)制材行業(yè)的發(fā)展。因此，人工檢測的方法是一種落后的生產(chǎn)方式，隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展與普及，這種生產(chǎn)方式終將被淘汰。我國在原木檢測領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國家相比差距較大。國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)中只有少數(shù)大型廠家 采用光環(huán)定心機(jī)對原木進(jìn)行定心檢測。光環(huán)定心機(jī)的工作原理是 :采用兩組同心光環(huán)分別打在原木的兩個端面上，由人工目測確定原木兩端面的中心點，然后通過液壓控制的機(jī)械式升降臺架來調(diào)整原木的位置，通過操作者的目測使其在兩端面上原木與光環(huán)相內(nèi)接，從而確定出兩端面的最大內(nèi)接圓。光環(huán)定心機(jī)對彎曲度不超過 3%的大徑級原木進(jìn)行定心比較有效，但對于彎曲度較大的小徑級原木來講就顯得有些力不從心。特別是隨著大徑級原木的不斷銳減以及單板旋切速度的不斷提高，對原木定心精度和定心速度的要求也隨之提高?，F(xiàn)在國外最高的定心速度已經(jīng)達(dá)到每分鐘 10根以上，光環(huán)定心機(jī)已經(jīng)無法滿足這樣旋切生產(chǎn)節(jié)拍的要求。除此之外，我國還有許多膠合板生產(chǎn)廠家還使用根據(jù) 3點定心和 4點定心原理研制開發(fā)的機(jī)械定心機(jī)對原木進(jìn)行定心。雖然這些機(jī)械定心機(jī)的定心精度比人工定心精度要高且出材率可提高 2% 4%，但在實際生產(chǎn)過程中這種機(jī)械式定心機(jī)對原木的徑級和截面圓形度的要求較高，所以較難滿足實際生產(chǎn)的需求。 我國對原木旋切定心機(jī)的研制基本上是經(jīng)歷了一個從人工定心到 3點、 4點定心再下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 4 到光環(huán)定心的過程。但是我國對定心機(jī)的研制起步較晚，目前只有信陽木工機(jī)械廠等少數(shù)幾個廠家可生產(chǎn)較為先進(jìn)的光環(huán)投 影定心機(jī) (例如信陽木工機(jī)械廠生產(chǎn)的 BD1516和 BD1526型光環(huán)投影定心機(jī) )。多數(shù)廠家還停留在 3點、 4點及普通光環(huán)定心機(jī)的制造上?，F(xiàn)在我國已經(jīng)在試制 6點機(jī)械式定心機(jī)及激光掃描定心機(jī)。將計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到原木形狀識別領(lǐng)域，是近十年興起的新技術(shù)，在我國尚處于研究開發(fā)階段。計算機(jī)本身具有許多優(yōu)點，如運(yùn)算速度快、工作可靠、可進(jìn)行人機(jī)對話、隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲與查詢、模擬技術(shù)等，完全可以承擔(dān)對原木直徑、長度、外形輪廓的自動檢測。國內(nèi)在這方面有一些新的研究，如南京林業(yè)大學(xué)在其國家自然科學(xué)基金項目“原木斷層掃描圖像識別與虛擬切削 研究”中，應(yīng)用 X-CT掃描技術(shù)，重構(gòu)原木內(nèi)部缺陷信息的三維圖像，通過圖像處理與識別提取原木的外形和缺陷信息，同時進(jìn)行多種方案的模擬切削，以最優(yōu)化的方案獲得最大的出材率和經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而控制鋸解或旋切木材的出材率；由北京航空航天大學(xué)和廣西南寧鳳凰紙業(yè)有限公司合作研制開發(fā)的“原木材積自動化檢測系統(tǒng)”，結(jié)合自動化測試技術(shù)與計算機(jī)視覺技術(shù) ,采用工控機(jī)控制高分辨率的工業(yè) CCD（電荷耦合器）數(shù)字成像單元，對原木端面攝像，并把圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦た貦C(jī)，利用相應(yīng)的圖像處理和識別軟件處理后，將結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了隨時調(diào)用。 國 外原木檢測理論發(fā)展較早。 70年代中期，世界上研究原木數(shù)學(xué)模型有了新的進(jìn)展。 1973年 Airth和 Calvert提出了只為特定工序的專業(yè)下鋸設(shè)備應(yīng)用的幾種附加的數(shù)學(xué)模型。同一時期， Pneumations也建立了同樣的數(shù)學(xué)模型，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)原木描述理論的不足。從那時起這種以截頂圓錐體為理論基礎(chǔ)的原木數(shù)學(xué)模型，一直是原木數(shù)學(xué)描述領(lǐng)域中的權(quán)威模型。到 1982年， Petrouskii提出了以二次干曲線繞軸旋轉(zhuǎn)形成的圓截頂原木數(shù)學(xué)描述理論。同時期，美國 BOF研究室在研究中開始考慮了原木芯部缺陷和節(jié)子的分布。它假設(shè)節(jié)子在過 軸心線的平面內(nèi)，形狀是個圓錐體，原木的實測參數(shù)是材長、小頭直徑和錐角。這些改進(jìn)脫離了傳統(tǒng)的原木描述形式，開始趨向?qū)嵱没枋鲈救毕輸?shù)學(xué)模型建立的研究階段。由于原木描述方法開始用于描述原木缺陷，因此，在制材工業(yè)先進(jìn)國家中，這種原術(shù)數(shù)學(xué)模型開始廣泛使用。后來 BOF(下鋸優(yōu)化 )研究的權(quán)威 Lewis教授在“改進(jìn)的 BOF系統(tǒng)”中提出了中間彎曲的原木模型，在數(shù)學(xué)模型的建立過程中增測了小頭的長徑、短徑及水平面中間彎曲高度，使原木數(shù)學(xué)模型的建立從原木圓截面數(shù)學(xué)描述過渡到原木橢圓截面數(shù)學(xué)模型的描述，從直中心線過渡到彎曲中心線 ，開始了原木形狀數(shù)學(xué)描述的新領(lǐng)域。之后，原木數(shù)學(xué)描述學(xué)者又提出了弓形彎曲、翹曲和偏心原木的數(shù)學(xué)模型，使原木數(shù)學(xué)模型的建立有了新的進(jìn)展。 目前，世界上針對原木檢測機(jī)設(shè)備主要有以下幾種： 圖 1.1是 3點定心原理圖和圖 1.2是法國瓦萊特格洛公司生產(chǎn)的機(jī)械式原木 3點定下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 5 心機(jī)。它在工作時，木段上料支架將木段放在定心機(jī)構(gòu)上，隨后在液壓缸的推動下，兩組 3點連動定心機(jī)構(gòu)分別獨立用其定心觸點將木段頂起，隨后由上木機(jī)構(gòu)完成上木，實現(xiàn)一個定心上木工作循環(huán)。這種定心上木機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、定心上木生產(chǎn)效率高、自動化程度高、定心原 理可靠等優(yōu)點，整個生產(chǎn)線包括定心、上木、旋切等工序，整個過程僅由一人操作。該機(jī)構(gòu)最大的問題是其定心原理與原木實際截面輪廓之間的差異，當(dāng)原木截面為圓形時這種定心方法的定心精度極高，遇到截面不規(guī)則或有缺陷原 圖 1.1 3點定心原理圖 圖 1.2 機(jī)械式 3點定心機(jī) 木時，定心精度會受到很大的影響。 圖 1.3是激光掃描原木檢測系統(tǒng)原理圖，圖 1.4是芬蘭生產(chǎn)的原木外形激光掃描系統(tǒng)。對于各大制材企業(yè)來說，合理利用原木資源，不僅是獲取利潤的要求，也是企業(yè)能否長期生存，發(fā)展壯大的關(guān)鍵。 另外，我國林區(qū)各大貯木場長期以來在原木檢尺和原木等級分選方面采用人工方法，這樣統(tǒng)計出的數(shù)據(jù)人為因素較多，既無法實現(xiàn)科學(xué)管理，又浪費(fèi)了大量人力、財力。同時，無法與先進(jìn)的制材加工設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高加工效率。當(dāng)前，世界許多國家都在研究原木檢測設(shè)備，使這一領(lǐng)域的技術(shù)日趨成熟，木材檢測設(shè)備日臻完善。 圖 1.3 激光掃描原理圖 圖 1.4 原木外形激光掃描系統(tǒng) 圖 1.5、圖 1.6是在近幾年世界木工機(jī)床展覽會上展出的最新木材檢測設(shè)備的照片： 對于各大制材企業(yè)來說，合理利用原 木資源，不僅是獲取利潤的要求，也是企業(yè)能否長期生存，發(fā)展壯大的關(guān)鍵。另外，我國林區(qū)各大貯木場長期以來在原木檢尺和被測原木 激光管 光電接收器 卡軸 下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 6 原木等級分選方面采用人工方法，這樣統(tǒng)計出的數(shù)據(jù)人為因素較多，既無法實現(xiàn)科學(xué)管理，又浪費(fèi)了大量人力、財力。同時，無法與先進(jìn)的制材加工設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高加工效率。當(dāng)前，世界許多國家都在研究原木形狀識別設(shè)備，使這一領(lǐng)域的技術(shù)日趨成熟，木材檢測設(shè)備日臻完善。 圖 1.5 原木檢測設(shè)備 圖 1.6 原木檢測設(shè)備 1.3 本課題研究的目的和意義 目前，我國木材出 材率和綜合利用率指標(biāo)與發(fā)達(dá)國家相比，有較大的差距，而我國的森林資源低于世界平均水平，木材加工時的極大浪費(fèi)與當(dāng)前森林資源的短缺極不 協(xié)調(diào)。因此，開發(fā)引進(jìn)先進(jìn)加工技術(shù)，千方百計提高木材出材率和利用率以降低各種木制品和各種用途用產(chǎn)品木材的消耗量是十分必要的。其中提高原木定心精度和效率也是達(dá)到上述目的的措施之一。高精度和高效率必然會帶來提高經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)果。此外，考慮經(jīng)濟(jì)效益還應(yīng)兼顧出材率和優(yōu)等品出材率兩方面。在這種情況下，對原木外形特征描述時，要考慮節(jié)子、開裂、彎曲等缺陷對板材或單板等級的影響，以達(dá)到木材質(zhì)量的高效 利用。目前原木定心技術(shù)最發(fā)達(dá)的國家是芬蘭。芬蘭 Raute公司定心上木機(jī)，采用激光對原木 7個斷面掃描。每個斷面每隔 10為一個測點，共即 252個點。計算機(jī)接受掃描數(shù)據(jù)，繪制木段形狀圖及確定其最大的內(nèi)接圓柱體，找出最佳回轉(zhuǎn)中心，木段最終旋切位置精度達(dá)到 0.005mm.我們在研究、開發(fā)原木定心技術(shù)時可借鑒芬蘭的先進(jìn)技術(shù)。我們的研究不僅要趕上世界先進(jìn)水平，而且要超過世界先進(jìn)水平，并要積極促進(jìn)該技術(shù)向生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。 80年代以后，我國的家具制造業(yè)和建筑材料業(yè)迅猛發(fā)展，經(jīng)濟(jì)連續(xù)高速的發(fā)展消耗了大量的林木資源。國家近幾年相繼 出臺了保護(hù)林木的若干政策，以防止我國的林木由于過度開采而枯竭。因此，對于制材行業(yè)的眾多企業(yè)來說，如何有效地利用有限的林木資源是企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。森林資源減少，限制采伐，必然形成國內(nèi)制材業(yè)原料短缺，原料價格上漲，使各個企業(yè)生產(chǎn)成本增加，競爭加劇的局面。在這種情況下，如何提高原材料的利用率，細(xì)化每一根原木的可利用部位，做到優(yōu)化下鋸，最大限度下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 7 擴(kuò)大木材的可利用率，是當(dāng)務(wù)之急。在面對國際競爭方面，近幾年由于進(jìn)出口貿(mào)易的增加以及木材價格的開放，將使我國的原料價格與國際市場價格拉平。隨著 21世紀(jì)到來，我國的制材企業(yè)更多地參 與國際競爭。在先進(jìn)的制材國家中，利用高精度原木檢測仿真系統(tǒng)對原木形狀進(jìn)行精確的描述，進(jìn)而引導(dǎo)加工設(shè)備合理加工，從而實現(xiàn) BOF制材，已經(jīng)變成企業(yè)生存的必要條件。在此基礎(chǔ)上，國外主要制材設(shè)備制造廠家均在他們生產(chǎn)的數(shù)控設(shè)備上采用了這些技術(shù)，瑞典、芬蘭、加拿大和美國的公司都在全球推銷基于 BOF技術(shù)的制材設(shè)備。國外著名的制材專家指出：在自動化制材中，應(yīng)進(jìn)一步提高對原木沿長度方向的形狀識別，特別是對弓形彎曲、翹曲和偏心原木的更精確的識別。從以上分析可以看出，原木的形狀識別在制材行業(yè)的地位是舉足輕重的。由此可以看出，在未 來幾年，木材檢測技術(shù)將在我國制材企業(yè)的實際生產(chǎn)中扮演重要角色。 1.4 本章小結(jié) 該原木檢測機(jī)分為機(jī)架，驅(qū)動機(jī)構(gòu)，檢測機(jī)構(gòu)，數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)，數(shù)據(jù)計算機(jī)構(gòu)及計算機(jī)模擬形狀圖象等，本設(shè)計就不介紹數(shù)據(jù)采集，計算和計算機(jī)模擬圖象信息，本設(shè)計主要介紹原木檢測機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，機(jī)械工作原理，驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動力部件選擇和校核。 本系統(tǒng)在分析各種方法的基礎(chǔ)上提出了一種全新的思路，即首先檢測原木橫截面上均勻分布的 8個點，然后將這 8個點的坐標(biāo)值輸入計算機(jī)，利用其中的四個點進(jìn)行組合后，回歸出原木的橫截面模型，實現(xiàn)原木檢測的計算機(jī)化 ；同時，在檢測方式上，采用了在線快速實時測量，可以提高設(shè)備的檢測效率。 第 2章 光環(huán)投影 測量 機(jī)設(shè)計 總體設(shè)計 2.1 光環(huán)投影 測量 機(jī)設(shè)計 總體原理介紹 2.1.1 光環(huán)投影 測量 機(jī) 設(shè)計原理 原木檢測機(jī)床提供了一種縱向快速檢測原木外形輪廓的機(jī)械設(shè)備及工藝技術(shù)。它利用 8個檢測觸頭檢測原木的截面形狀，為下一步計算機(jī)模擬識別原木整體外形提供必要的實測數(shù)據(jù)。其工作原理如下： 原木由運(yùn)輸輥臺送入，啟動電機(jī)后，傳輸鏈負(fù)載原木以一定速度勻速向前運(yùn)動。當(dāng)原木運(yùn)動到檢測框時，原木端部將檢測桿推開，檢測桿繞芯軸轉(zhuǎn)動，最終所 有擺桿的底部觸頭落到原木表面， 8根檢測桿在原木外輪廓上做相對運(yùn)動。在原木行進(jìn)過程中，下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 8 因為其外表面不可能是光滑等直徑的，某一時刻下原木表面的凹凸起伏變化會引起擺桿轉(zhuǎn)動，從而導(dǎo)致角度傳感器輸出值的變化。通過計算機(jī)實時采集到 8個傳感器的輸出值，確定出相應(yīng)檢測桿的轉(zhuǎn)角，經(jīng)運(yùn)算處理后，得出原木當(dāng)前截面上 8個采樣點的坐標(biāo)值。整根原木檢測完畢后，沿長度方向上的所有采樣截面的檢測數(shù)據(jù)被自動保存，并實時在計算機(jī)屏幕上顯示刷新，作為原木形狀三維仿真和分析計算原木端面徑級等幾何參數(shù)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 圖 2.1為整個硬件系統(tǒng)的工藝流程 ： 圖 2.1 光環(huán)投影 測量 機(jī)設(shè)計 系統(tǒng)的工藝流程 2.1.2 光環(huán)投影 測量 機(jī)設(shè)計 設(shè)計方案 本系統(tǒng)要求完成對原木截面形狀數(shù)據(jù)的自動實時檢測。根據(jù)實測數(shù)據(jù)，對原木外形進(jìn)行計算機(jī)模擬再現(xiàn)；經(jīng)過運(yùn)算分析得出原木端面徑級等幾何形狀參數(shù)；由數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一存儲和管理每根原木的參數(shù)信息，建立原木檔案，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；用戶實時監(jiān)控檢測狀態(tài)，當(dāng)前原木的檢測數(shù)據(jù)與參數(shù)的計算結(jié)果及時更新顯示；系統(tǒng)界面形式直接，人機(jī)交互操作簡單易懂，配合相應(yīng)的提示和幫助，以方便用戶使用。 本系統(tǒng)綜合采用了檢測技術(shù)以完成對原木形狀的識別過程。系統(tǒng)總體 設(shè)計流程如圖 2.2所示： 圖 2.2 光環(huán)投影 測量 機(jī)設(shè)計 系統(tǒng)總體設(shè)計流程 下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 9 （ 1）檢測系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)備采用接觸式測量方法，利用 8個檢測觸頭直接與原木表面接觸。由于原木是在設(shè)備上作勻速直線運(yùn)動，其不同截面外徑的變化和表面形狀的起伏會使檢測擺桿產(chǎn)生擺動，擺桿回轉(zhuǎn)軸與角度傳感器相連。在每根擺桿的擺動截面內(nèi)，將原木不同截面處的直線位移值轉(zhuǎn)換成檢測傳感器的轉(zhuǎn)動角度值，然后將角度值對應(yīng)的電信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡傳輸?shù)接嬎銠C(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析和處理。 （ 2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 多通道數(shù)據(jù)采集一般是指同時對多路信號進(jìn)行采樣，并 把采樣信號按一定格式保存下來。本機(jī)采用多個通道共享 A/D轉(zhuǎn)換器的方式，該方式下的每個通道通過一個多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，按某一時間間隔，依次將各個通道的信號輸入到采樣保持電路，再經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號通過相應(yīng)的計算機(jī)接口電路，輸入到計算機(jī)進(jìn)行保存。該采樣方式的工作過程中，每個通道的采樣頻率均等，統(tǒng)一在一臺計算機(jī)的控制之下，通過掃描的方式，依次將各通道的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由計算機(jī)將其讀入并保存。 （ 3）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計 采集到的數(shù)據(jù)輸入到算機(jī)，將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入到系統(tǒng)處 理程序，進(jìn)行處理。本實驗 采用 matlab語言編制處理程序，包括每條數(shù)據(jù)帶的分析，然后將計算結(jié)果導(dǎo)入 matlab語言環(huán)境下的視窗界面，進(jìn)行三維輪廓的模擬再現(xiàn)。同時，對話界面將顯示出相應(yīng)的計算結(jié)果，使操作人員可以非常方便的獲知原木的輪廓信息；由于計算機(jī)界面模擬再現(xiàn)了原木的外輪廓，而且相應(yīng)的輪廓數(shù)值也顯示在人機(jī)對話界面上，這樣我們就可以在計 2.2 結(jié)構(gòu)實現(xiàn)方法 整體結(jié)構(gòu)布局見圖 2.3，考慮到生產(chǎn)率的問題，識別機(jī)采用既可以單機(jī)作業(yè)，又可以與其他設(shè)備連線作業(yè)的方式。原木在床身上做縱向水平運(yùn)動，檢測架置于整個機(jī)床的中間部位，在其上按圓周布置八個檢測觸頭。數(shù)據(jù)采集及處理設(shè)備位于控制室，通過信號傳輸線與檢測架連接。 下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 10 圖 2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局簡圖 數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)是整個設(shè)備的關(guān)鍵部分，檢測框架采用螺紋連接與床身緊密結(jié)合在起，其上按圓周分布著 8個檢測擺桿，擺桿軸端安裝了檢測傳感器，傳感器既可選擇字式旋轉(zhuǎn)編碼器，又可選擇輸出信號為模擬量的角度傳感器，視具體使用情況選定。原木在設(shè)備上運(yùn)動時，由于原木不同截面處直徑的大小變化和原木外表面的凹凸不平會使與之接觸的檢測擺桿繞其軸轉(zhuǎn)動如圖 2.4，這樣帶動傳感器轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生反映木外形的檢測信號。 圖 2.4 檢測機(jī)構(gòu)頭部示意圖 本文提出了原木 8點檢測的方法。當(dāng)沿一根原木縱向采集 8條數(shù)據(jù)帶時，測量機(jī)構(gòu)和被測對象之間必然有相對運(yùn)動。為了滿足測試的精度要求，我們卻不希望對象或機(jī)構(gòu)有運(yùn)動。因為運(yùn)動不可避免地產(chǎn)生振動，影響檢測精度。 在研究了以往設(shè)備定位的基礎(chǔ)上，我們可以設(shè)想出一種運(yùn)動靜態(tài)定位方法，這種方法的基本思想是：在保證檢測點和我們所需要的運(yùn)動的情況下，盡量消除其他方向的微小位移和振動，以保證檢測精度。在實驗過程中，我們采用精密輸送用鏈條作為原木運(yùn)輸載體，其縱向運(yùn)動可以認(rèn)為是勻速的， 而在鏈條運(yùn)動過程中，為了消除其橫向的移動，在兩側(cè)加裝了限位裝置，這樣，就獲得了一個很穩(wěn)定的檢測狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集時，要求原木只按照其長度方向運(yùn)動，不能有徑向擺動、滾動和較大的震動，以保數(shù)據(jù)采集和處理 機(jī)床 檢測機(jī)構(gòu) 下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 11 證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在這里我們用兩條精密輥子傳輸鏈作為原木運(yùn)動的載體，同時在傳輸鏈的托板上對稱安裝楔形墊塊，這種結(jié)構(gòu)保證了原木在運(yùn)動時的穩(wěn)定性；同時，考慮到設(shè)備流水作業(yè)的需要，設(shè)計床身使其有足夠長度，以防止當(dāng)一根原木正通過檢測架時，下一根原木也運(yùn)動到床身上并產(chǎn)生振動，對當(dāng)前檢測產(chǎn)生影響。 2.3 光環(huán)投影 測量 機(jī)設(shè)計 機(jī)械部分設(shè)計 目前，原木形狀的檢測主要有機(jī)械、光電、激光測量以及攝像等方法。這些方法在實際應(yīng)用中，要求由技術(shù)水平較高、操作熟練的技術(shù)人員來完成。其中，后兩種方法的設(shè)備資金投入較大；另外，在原木形狀檢測過程中，上述方法所選取的原木截面數(shù)量少，較難反映出原木的實際形狀。綜合考慮到生產(chǎn)成本，生產(chǎn)條件和生產(chǎn)環(huán)境的要求，傳統(tǒng)方法難以實用。因此，針對具體研究和應(yīng)用我自行研制了原木形狀檢測裝置 MQK3102原木檢測機(jī)，總體結(jié)構(gòu)如圖 2.5所示。 圖 2.5 原木檢測機(jī)機(jī)床主視圖 本文設(shè)計的原木檢測機(jī)的工作方式結(jié)合實際生產(chǎn)情況，不 是針對每一根原木所作的靜態(tài)檢測，而是用一個檢測架，在原木的輸送堆垛或鋸解加工的動態(tài)過程中，使原木由檢測架縱向通過，從而檢測出原木的外形參數(shù)，將這些數(shù)據(jù)適時儲存在計算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，以便隨時提取所需原木的外形參數(shù)，并在計算機(jī)屏幕上顯示出所檢測原木的三維模擬圖形，從而實現(xiàn)原木的外形分析和原木的模擬鋸解和加工。在設(shè)計過程中，應(yīng)用了 AutoCAD設(shè)計軟件進(jìn)行圖紙設(shè)計工作。機(jī)器主要由機(jī)架、動力機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)等組成，實驗設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)如下： （ 1）檢測原木最大直徑： 300mm （ 2）檢測原木最小直徑： 200mm （ 3）檢測原木最大長度： 5,000mm （ 4）檢測原木最小長度： 1,000mm （ 5）機(jī)床功率： 0.75KW 下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 12 （ 6）送料速度： 15m min （ 7）機(jī)床外形尺寸（長寬高）： 3,500 650 1,500mm （ 8）機(jī)床重量（凈重）： 1,112kg 2.4 機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算 機(jī)架的作用是支承其他零部件、保證它們的相互位置、承受各種作用力等。圖 2.6是機(jī)架結(jié)構(gòu)圖： 圖 2.6 機(jī)架結(jié)構(gòu)圖 機(jī)架要具有在外載荷作用下抵抗變形的能力，即要有足夠的剛度。我們在設(shè)計機(jī)架結(jié)構(gòu)時，考慮到加工過程中的變形和應(yīng)力，將機(jī)架上部設(shè)計成矩形框架，其結(jié)合處采用焊接形式，形成一個整體，保證了其上安裝的導(dǎo)軌和軸座基準(zhǔn)面可以在刨床上一次走刀加工完畢，確保整個機(jī)架的幾何和安裝精度 。支腿采用梯形結(jié)構(gòu)，按兩端和中間三點形式布置，使整個床身受力均勻，減小了上部橫梁在原木通過時承受壓力而變形的可能性。支腿與床身采用螺栓連接，使整個床身結(jié)構(gòu)堅固，增強(qiáng)了整體抗震性。實驗原木外形尺寸定為長度 3000mm，機(jī)架整體長度設(shè)計為 3500mm，這樣每兩個支腿之間的距離為不足兩米，這樣當(dāng)原木置于床身上時，床身在垂直方向上的變形可以忽略不計。機(jī)架的前部設(shè)計安裝了檔料護(hù)板，防止原木滾落。 由于機(jī)架是支撐整個原木檢測機(jī)重量和運(yùn)轉(zhuǎn)時候原木的重量，所以要對機(jī)架進(jìn)行計算，驗證機(jī)架是否可以。把原木檢測機(jī)看作一個整體，機(jī) 架所受的力主要包括本身，檢測機(jī)構(gòu)，輸送機(jī)構(gòu)和被測原木的共同的重力，如果對機(jī)架所受的力進(jìn)行分析，將會非常的復(fù)雜，只要設(shè)計的機(jī)架大于原木檢測機(jī)的重力就可以了。 2.5 輸送機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 物料輸送機(jī)構(gòu)常采用的方式有：跑車、托板式皮帶運(yùn)輸機(jī)、輥臺、鏈條等。由于原木外表面凹凸不平，為了在檢測時確保檢測的準(zhǔn)確性，原木做縱向運(yùn)動時，其自身下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 13 必須保持靜止，既不要有縱向竄動，又不能有轉(zhuǎn)動。綜合考慮各種情況發(fā)現(xiàn)，原木在輥臺上運(yùn)動時，其表面的節(jié)子等突起與輥子接觸時會造成原木跳動，無法保證檢測精度；由于托板式皮帶運(yùn)輸機(jī)可能會產(chǎn)生皮 帶跑偏、運(yùn)動不平穩(wěn)、皮帶磨損等原因，故也不適合輸送被檢測原木；跑車不存在以上問題，而且運(yùn)行平穩(wěn)，原木在跑車上也易于固定，但是跑車無法實現(xiàn)連續(xù)工作，其一個工作循環(huán)只能運(yùn)送一根原木，而且造成檢測架尺寸加大，檢測擺桿布置不均勻等問題。綜上，我們在設(shè)計時選用了鏈條作為輸送原木的載體，原木置于鏈條上，與鏈條一起在平滑的導(dǎo)軌上運(yùn)動。圖 2.7是輸送機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖： 圖 2.7 輸送機(jī)結(jié)構(gòu)圖 采用精密輸送用輥子鏈條，型號 S-1-PK2-16A ，節(jié)距 25.4mm，鏈條在機(jī)架的導(dǎo)軌上運(yùn)動。鏈條共計有兩條，兩端有雙鏈輪，其中一組 鏈輪接動力機(jī)構(gòu)，另一組鏈輪上安裝有漲緊機(jī)構(gòu)。雙鏈輪如圖 2.8所示兩個鏈輪安裝在同一根軸上，保證了兩條輸送鏈運(yùn)動同步。軸兩端采用球面調(diào)心軸承，具有自動調(diào)整鏈輪軸的作用，這樣可以保證前后兩根軸具有較高的位置度。 當(dāng)原木運(yùn)動到輸送鏈條上時，原木相對于鏈條是靜止不動的，鏈條帶動原木一起 向前移動。由于鏈條的輥子在光滑的導(dǎo)軌上做純滾動，這樣可保證原木平穩(wěn)地通過檢測架，保證其檢測的精確性，從而提高檢測的精度，檢測機(jī)構(gòu)檢測原始數(shù)據(jù)，傳入給檢測系統(tǒng)，通過計算機(jī)進(jìn)行處理和運(yùn)算，這樣就能計算出的檢測原木的直徑，面積以及外形輪廓 。 下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 14 圖 2.8 鏈輪軸結(jié)構(gòu)圖 2.6 本章小結(jié) (1)討論了光環(huán)投影 測量 機(jī)設(shè)計 的總體設(shè)計原則，并對各機(jī)構(gòu)的選型作了重點分析。簡要介紹了其結(jié)構(gòu)。 (2)為光環(huán)投影 測量 機(jī)設(shè)計 的設(shè)計、選型提供了較多信息，可為今后光環(huán)投影 測量機(jī)設(shè)計 的改進(jìn)設(shè)計提供參考。 (3)本章設(shè)計了光環(huán)投影 測量 機(jī)設(shè)計 的機(jī)械部分，綜合分析了各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點以及本設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，介紹了相應(yīng)部分的功能及實現(xiàn)原理。 下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 15 第 3章 動力部件選擇和傳動機(jī)構(gòu)的計算 縱向輸送機(jī)的驅(qū)動裝置是指從電動機(jī)至驅(qū)動輪之間的動力傳動減速裝置。目前所應(yīng)用的驅(qū) 動裝置的結(jié)構(gòu)方案達(dá) 10種以上。常用的有下列四種 : (1).電動機(jī)三角帶傳動減速器驅(qū)動輪； (2).電動機(jī)減速器驅(qū)動輪； (3).電動機(jī)減速器鏈條傳動驅(qū)動輪； (4).電動機(jī)三角帶傳動開式齒輪驅(qū)動輪。 這四種傳動減速方案中，第 l、第 2和第 3種方案由于布局合理，工作可靠，因此應(yīng)用最多，約占 80%以上，適宜原木輸送作業(yè)的要求。驅(qū)動裝置的位置選擇是原木縱向輸送機(jī)應(yīng)用中的一個重要問題。在選擇驅(qū)動裝置的位置時，必須設(shè)法減少牽引構(gòu)件中的最大拉力，這樣可使?fàn)恳龢?gòu)件的尺寸和重量減小。 我們在設(shè) 計中采用了上面的第三種方案，電動機(jī)減速器鏈條傳動驅(qū)動輪，把電動機(jī)和減速器該用為減速電機(jī)。圖 3.1是驅(qū)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖： 圖 3.1 驅(qū)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 3.1 電動機(jī)的選擇 電動機(jī)的選擇是專門工廠批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)部件，正確的選擇電動機(jī)能直接影響機(jī)床的結(jié)構(gòu)和壽命，所以選擇時要根據(jù)工作機(jī)的工作特性，工作環(huán)境等，選擇電動機(jī)的類型，功率和轉(zhuǎn)速。 （ 1）選擇電動機(jī)的類型 本設(shè)計采用電動機(jī)減速器鏈條傳動驅(qū)動輪這種傳動方式時，為了便于制造，減小設(shè)備的復(fù)雜程度，我們?nèi)∠藴p速器這一環(huán)節(jié)，采用電動機(jī)鏈條傳動驅(qū)動輪的方式。所以選用交流電動機(jī)，額定電壓是 380V，工作環(huán)境比較優(yōu)良，溫度一般在室溫；電動機(jī)的載荷不大。 下載文檔就送全套 CAD圖紙，扣扣 414951605 16 （ 2）計算電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)數(shù) 假設(shè)選定可測原木最大直徑 R=300mm，最大長度是 L=5000mm，一般木頭的密度是 0.5 1.5 g/cm3 所以按上面系數(shù)計算得原木的質(zhì)