1. 研究目的与意义（文献综述）

轴承是现代化机械制造业中使用非常普遍的基础件，它的质量和精度将直接或间接影响机械设备的使用寿命和系统的稳定性能。钢珠是轴承的一个重要零部件，所以对钢珠精度的检测一直都是所有轴承生产企业非常关心的问题。目前，国内外在检测轴承钢珠的直径尺寸时所采取的方法主要分为接触式检测和非接触式检测两大类。接触式检测主要是利用测量仪器与钢珠表面直接接触进行的检测，常用的测量方法有游标卡尺法、千分尺法、经纬仪测量法和电感测微等。接触式检测的优点是测量原理简单、使用方法简便、易于掌握，在国内中小企业中普及率很高；缺点是钢珠表面有一定损伤、测量精度低、检测速度慢、难以实现自动化和实时在线检测。非接触式检测主要是利用光电检测的方法进行检测，常见的检测方法有超声波检测法、激光多普勒检测法、激光扫描法和面阵ccd检测法等。

随着科技的进步与发展，对零件精密度的要求越来越高，传统的人工检查方法以经不能满足市场高速化的要求。激光扫描钢珠直径测量法利用连续的激光束对钢珠进行高速扫描，实现直径的测量。该方法操作简单、分辨率高、稳定性好。能够满足现代工业化生产中对其非接触、无干扰、无损伤、高精度和快速检测的要求。近年来，就国内的激光技术发展状况来看，虽然不断取得了突破性的进展，但是仍与国外的技术水平有一定的差距。比如在激光扫描方面，国外研制的激光扫描仪的测量精度和测量速度都要高于国内的。

随着虚拟仪器技术的飞速发展，传统的测量仪器的格局被打破。虚拟仪器可以充分利用计算机的运算、存储和显示功能,因而在降低仪器成本的同时使仪器的灵活性和数据处理能力大大提高,可以更方便地组建测试系统,更好地满足多种测量要求。将虚拟仪器技术与激光扫描技术相结合的轴承钢珠直径测量分拣系统对提高生产过程自动化程度以及生产效率具有重要意义。

2. 研究的基本内容与方案

为了实现轴承钢珠直径的在线检测以及按类进行分拣，本设计主要是采用激光扫描仪测量钢珠直径，钢珠经由倾斜的导轨，在自身重力作用下，依次沿着导轨滑动至检测位置，在检测位置经过激光扫描仪扫描后，根据激光扫描产生的方波脉冲，可以得到钢珠直径的测量数据，数据经由数据采集卡传输到pc机，经由pc机的vi程序处理，pc端输出数字信号控制气动推杆的动作。当激光扫描仪检测钢珠直径合格时，气动推杆不产生动作，合格的钢珠滚入合格导向槽；当激光扫描仪检测钢珠直径不合格时，气动推杆水平移动，将钢珠推入不合格导向槽，同时挡住待检测的钢球。该系统的原理框图如图2.1。

误差值在±5μm以内的钢珠即为合格的钢珠，超过±5μm的为不合格的钢珠。

其中，激光扫描仪的工作原理如下：激光扫描技术检测钢珠形状是采用半导体激光器为光源，激光器光束通过多面体扫描转镜和光学扫描系统后，形成与光轴平行的不间断的高速扫描光束，对放置于测量区域的钢珠直径进行高速扫描，并由钢珠对面的光电接收器接收，照射到光电接收器上的光线在光束扫描钢珠直径时被挡住，所以，光电接收器的输出是一个方波形状的脉冲，宽度与钢珠的直径成正比。若扫描的速度为v，扫描的时间为t，则被测钢珠的直径为d=v*t。由于扫描速度v由系统具体参数确定，那么钢珠直径d就是扫描时间t的函数，可以通过对时钟脉冲计数器来准确求得。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解课题所解决的问题。确定总体方案，完成开题报告。

第4-5周：拟定测控系统方案，完成英文翻译。

第6-7周：进行硬件设计，进行元器件的价格分析和成本核算。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]黎明敏.基于激光技术的钢珠形状检测系统的研究[d].长沙：中南大学，2013

[2]郭隐彪.激光检测技术的发展[j].激光与光电子学进展，2006年10期

[3]卢万里 李萍.工程测试技术中虚拟仪器的应用.机械工程师.2004,8期