自動絨毛率測試儀設(shè)計開發(fā)畢業(yè)設(shè)計-的開題報告

理工學(xué)院題目：自動絨毛率測試儀設(shè)計開發(fā)學(xué)生：通學(xué)號：11L0551188專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造與其自動化指導(dǎo)教師：雪（講師）2015年4月17日文獻(xiàn)綜述1.1課題背景與意義1.1.1概述衣是人類生活的必須品，我國紡織發(fā)展源遠(yuǎn)流長，其技術(shù)演進(jìn)和質(zhì)量發(fā)展在世屆紡織界上占有十分重要的位置[1]。隨著人類的進(jìn)步和社會的發(fā)展，人們對紡織品的要求小僅是簡單的功能性，而且更加注重其女全衛(wèi)生、綠色環(huán)保、天然生態(tài)。在人們崇尚自然、綠色消費(fèi)的今天，紡織品的女全性問題越來越引起人們的關(guān)注和重視，紡織品對人體是否存在危害的問題已成為人們除藥品和食品外又一重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。紡織品即指以天然纖維和化學(xué)纖維為原料，經(jīng)紡、織、染等加工工藝或再縫制、復(fù)介等工藝而制成的產(chǎn)品。包括衣著用紡織品、裝飾用紡織品、產(chǎn)業(yè)用紡織品。衣著用紡織品包括：（1）各種服裝；（2）制作服裝用的各種紡織品而料；（3）里料、墊料、填充料、裝飾線、縫紉線等紡織輔料。裝飾用紡織品包括：（1）室用品--帷幔(窗簾、門簾）、餐用紡織品(餐巾、餐桌布）、家具用紡織品(布藝沙發(fā)、家具套）、室裝飾物(床飾、地毯）；（2）床上用品(床罩、被罩、枕套、枕巾等）；（3）戶外用品(帳篷、幽傘等）。產(chǎn)業(yè)用紡織品包括土工布、醫(yī)療衛(wèi)生用品(醫(yī)用日罩、醫(yī)用脫脂紗布、醫(yī)用脫脂棉）、婦嬰保健用品、勞保用品(手套、礦工服）等。紡織品質(zhì)量性能主要指標(biāo)有：1.粘和襯部位剝離強(qiáng)度：西服、大衣、襯衣類產(chǎn)品中，而料覆有一層無紡粘介襯或有紡粘介襯，使而料具有相應(yīng)的平挺度和回彈性，同時使消費(fèi)者在穿著過程中小易變形、走樣，起到一件服裝的“骨架”作用。同時對有粘介襯部位，也需要維持穿用洗滌后仍保持它的粘介襯與而料的粘介力。2.起球：起球是指織物經(jīng)摩擦后起球的程度?？椢锲鹎蚝笸庥^明顯變差，自接影響美觀。3.纖維含量：表示紡織品所含的纖維成分和數(shù)量。纖維含量是指導(dǎo)消費(fèi)者購買產(chǎn)品的重要參考信息和決定產(chǎn)品價值的重要因素之一，有的故意以次充好，以假亂真，有的胡亂標(biāo)示，混淆概念，欺騙消費(fèi)者。4.耐磨性：是指織物抵抗磨損的程度，磨損是織物損壞的一個主要方而，它自接影響織物的耐用性[2]。5.絨毛率：是指織物表面一層幾微米長的絨毛表層中絨毛含量。在紡織品坯布加工過程中，坯布絨毛率是反映布面質(zhì)量的重要指標(biāo)，絨毛率的高低直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、檔次、生產(chǎn)效率以與后續(xù)加工的順利進(jìn)行。因次為了保證紡織品質(zhì)量，需要對紡織品進(jìn)行絨毛率檢測。1.1.2研究的目的和意義絨毛率是普遍存在于每件紡織品中的。在紡織品坯布加工過程中，坯布絨毛率是反映布面質(zhì)量的重要指標(biāo)，絨毛率的高低直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、檔次、生產(chǎn)效率以與后續(xù)加工的順利進(jìn)行。為了保證紡織品的質(zhì)量，人們通過測量紡織品表面的絨毛率鑒定紡織品。因為絨毛只有幾微米的長度十分細(xì)小，無法用一般的測量儀器鑒定，因此“自動絨毛率測試儀機(jī)械設(shè)計開發(fā)”課題的提出主要是希望設(shè)計一種機(jī)械裝置，完成布面的自動裝夾、緊、移動、定位功能以與儀器外觀設(shè)計；再配合CCD機(jī)器視覺系統(tǒng)，完成布面絨毛率快速、精確、客觀測定的任務(wù)。通過自動絨毛率測試儀對紡織品的檢測，能夠更好的確定紡織品質(zhì)量的好壞，從而也能夠讓人們擁有更高質(zhì)量的紡織品。1.2國外研究現(xiàn)狀1.2.1國研究機(jī)器視覺或計算機(jī)視覺指釆用非接觸式的光學(xué)傳感器對一個物體或場景進(jìn)行成像，并對該圖像進(jìn)行分析以獲取該物體或場景的信息[3]。機(jī)器視覺的主要目的通過視覺傳感器所獲得的信息，讓計算機(jī)去理解周圍環(huán)境。其通常需要采用低層的圖像處理方法去增強(qiáng)圖像的質(zhì)量并用高層的模式識別與圖像分析方法去認(rèn)知存在于圖像中的特征。對于機(jī)器視覺的研究已經(jīng)有近50年的歷史，然而在過去的20年中，由于成像技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)器視覺技術(shù)也有了長足的進(jìn)歩。機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用對象也變得多種多樣，如產(chǎn)品的視覺檢測、車輛的自動導(dǎo)航、文檔的自動翻譯、身份驗證、指紋識別、人臉識別以與遙感圖像分析等[4]。產(chǎn)品的視覺檢測是機(jī)器視覺的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，在該領(lǐng)域已經(jīng)有了許多成功的應(yīng)用例。機(jī)器視覺檢測技術(shù)具有非接觸、在線實時、速度快、精度合適、現(xiàn)場抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能實現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的零廢品生產(chǎn)的目標(biāo)，適應(yīng)了現(xiàn)代制造業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展要求，在實際中顯示出了廣闊的應(yīng)用前景。用于機(jī)械制造行業(yè)的機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)是基于CCD（ChargeCoupledDeviceS）的視覺檢測系統(tǒng)，CCD用于尺寸測量的技術(shù)是非常有效的非接觸檢測技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用于各種加工件的在線檢測和高精度、高速度的檢測技術(shù)領(lǐng)域。近年來，國在CCD視覺檢測方面的應(yīng)用研究成果顯著，如清華大學(xué)與機(jī)床研究所聯(lián)合研制的一種可用于工業(yè)現(xiàn)場的發(fā)動機(jī)連桿尺寸與錯位量檢測的機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)，采用面陣CCD獲取連桿輪廓尺寸信息；大學(xué)采用CCD線陣器件作為測量傳感器，用于在線測量透明玻璃管的外徑和壁厚[5]；以線陣CCD為核心的玻璃管尺寸測量控制儀，以對玻璃管外徑與壁厚尺寸進(jìn)行實時監(jiān)測，并根據(jù)測試結(jié)果對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，以便提高產(chǎn)品的合格率；利用二個線陣CCD實現(xiàn)高精度二維位置測量[6]；利用線陣CDC的拼接技術(shù)進(jìn)行尺寸測量[7]；CCD還應(yīng)用于諸如鋼鐵、制造等工業(yè)部門的實時動態(tài)和靜態(tài)尺寸和位置等檢測。目前，在視覺檢測中利用亞像素技術(shù)可以將表面尺寸的測量精度控制在1-5um之間，利用基于自動聚焦技術(shù)進(jìn)行的高度測量精度可以控制在10-20um之間[8]。1.2.2國外研究國外在CCD視覺檢測方面應(yīng)用較早，如日本的佐島隆生用CCD攝象機(jī)檢測鉆頭的主偏角、前角、后角等角度，然后和手工測量與顯微鏡測量的結(jié)果相比較，精度較高，可以達(dá)到10-2度，并且速度快，方便易用[9-10]；巴西學(xué)者將CCD視覺檢測系統(tǒng)用于研究剛體的運(yùn)動[11]；美國學(xué)者將CCD應(yīng)用于高精度機(jī)械位移與應(yīng)變測量系統(tǒng)[12]；日本的Mitsubishi電氣公司和Tonen公司聯(lián)合研制的管壁視覺檢測系統(tǒng)可檢測管壁的腐蝕和異物沉淀情況，其分辨率可達(dá)正負(fù)0.lmm，檢查速度可達(dá)30mm/S[13]。機(jī)器視覺檢測技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用在國外起步比較早，己有不少成熟的產(chǎn)品問世；在國的應(yīng)用才起步，更多的領(lǐng)域還需我們拓展。課題主要容與問題和擬采用的研究手段與途徑：2.1課題主要容與問題2.1.1主要容2.1.1.1裝置總體結(jié)構(gòu)自動絨毛率測試儀是基于機(jī)器視覺與圖像處理的紡布絨毛率測試儀器。考慮其工作環(huán)境、占地等情況，自動絨毛率測試儀屬于輕型、小型自動化設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單緊湊總體尺寸不宜過大。因此作為被檢測的布匹尺寸也應(yīng)該比較小，同時也應(yīng)該考慮到布匹的厚度問題。其工作原理是通過對布面的自動裝夾、緊、移動、定位，再配合CCD機(jī)器視覺系統(tǒng)，完成布面絨毛率快速、精確、客觀測定的任務(wù)。因此測試儀主要由CCD視覺系統(tǒng)、X-Y-Z三維移動工作臺、自動裝夾裝置、緊裝置、傳送裝置和精準(zhǔn)定位裝置組成。（1）三維移動工作臺工作臺作為所有裝置的支撐，同時將CCD視覺體統(tǒng)安裝在工作臺的Y向工作臺上，通過控制系統(tǒng)的操控，視覺系統(tǒng)可以在空間任意移動?？紤]到CCD視覺系統(tǒng)有許多線路連接，頻繁的移動可能導(dǎo)致檢測系統(tǒng)的損壞，因此考慮將CCD視覺系統(tǒng)固定在Y坐標(biāo)軸上不動，通過移動其他裝置來檢測絨毛率。（2）自動裝夾裝置自動裝夾裝置是將測試胚布放在傳送裝置上，裝夾裝置自動將胚布夾住，并伴隨傳送裝置一起移動。裝夾裝置可以采用液壓夾緊裝置或者機(jī)械夾緊裝置。（3）緊裝置緊裝置是通過壓力傳感器檢測被測的布條的緊程度，目的是將胚布拉緊平鋪在傳送裝置上，便于檢測。（4）定位裝置被測胚布需要通過CCD視覺系統(tǒng)拍照測試，每一塊胚布需要被測試三組數(shù)據(jù)，因此就需要有精準(zhǔn)的定位，而定位裝置就是通過傳感器將胚布定位到需要的位置進(jìn)行測試。（5）傳送裝置傳送裝置是帶動被測胚布移動，達(dá)到檢測的目的。傳送裝置常用的有皮帶傳送，鏈板傳動等，考慮到檢測部位的刀口只有0.3mm左右，采用皮帶傳送。2.1.1.2方案論證方案一：設(shè)計一個三維工作臺，工作臺可以在Y方向自由移動，將CCD視覺檢測系統(tǒng)安裝在三位移動工作臺的Z軸上，這樣就可以通過移動檢測系統(tǒng)檢測被測胚布同一直線上不同位置的絨毛率。如下圖（1）圖1三位移動工作臺設(shè)計絨毛率測試儀的傳送裝置，初步設(shè)計成皮帶傳動，如下圖（2）將兩個夾緊裝置安裝在傳送帶上，隨著皮帶的轉(zhuǎn)動帶動被測胚布的移動。CCD檢測器在右側(cè)的小傳送輪處測量絨毛率。兩個夾緊裝置設(shè)計成機(jī)械加緊，利用杠桿原理通過彈簧夾緊。在位置1和2處安裝兩個撥片，當(dāng)夾緊裝置轉(zhuǎn)動到這兩個位置碰到撥片分別夾緊和開。傳送帶電機(jī)的轉(zhuǎn)動通過PLC控制系統(tǒng)控制。根據(jù)打印機(jī)的自動進(jìn)紙裝置，初步設(shè)計成自動進(jìn)布裝置。圖2傳送裝置方案二：支撐CCD監(jiān)測儀的工作臺是固定不動的，布匹傳送裝置的底座設(shè)計成可以左右移動的底座，如下簡圖（3），這樣在縱向被測的同時，由于底座的左右移動，可以同時檢測同一直線上不同位置的絨毛率。而傳送裝置和方案一的傳送裝置設(shè)計思路一樣。圖3可移動傳送裝置通過兩個方案的對比，方案一中由于CCD監(jiān)測儀連接許多線路，經(jīng)常左右移動會造成檢測儀的損壞，而方案二因為是傳送裝置的左右移動，不會影響CCD檢測儀。綜合以上因素選擇方案二作為設(shè)計方案。2.1.1.3各裝置的選型計算（1）三維工作臺與傳送裝置的電機(jī)選型；（2）設(shè)計性能參數(shù)的確定；（3）主要幾何參數(shù)的確定；2.1.1.4總體結(jié)構(gòu)的三維設(shè)計與仿真包括工作臺，與各個裝置的靜態(tài)裝配與動態(tài)裝配，以與總體裝置的靜態(tài)裝配與動態(tài)裝配，并實現(xiàn)運(yùn)動仿真來觀察效果。2.1.2問題難點(diǎn)學(xué)習(xí)并掌握三維造型、投影、裝配、渲染等技術(shù)，學(xué)習(xí)相關(guān)運(yùn)動仿真等技術(shù)。明白各裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理，理解各裝置的工作方式。制定儀器與裝置總體方案、外觀設(shè)計。完成機(jī)器所有三維零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用軟件進(jìn)行三維裝配，完成爆炸圖。完成運(yùn)動仿真。2.2課題研究方法與技術(shù)途徑2.2.1研究方法文獻(xiàn)分析法、文本細(xì)讀法、比較法、綜合分析法、計算分析法、三維制圖法等。2.2.2技術(shù)途徑1）查看相關(guān)文獻(xiàn)，閱讀相關(guān)書籍，初步學(xué)習(xí)關(guān)于三維工作臺與各個裝置的知識，并根據(jù)實際初步確定總體結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)；2）查看相關(guān)文獻(xiàn)，了解儀器的組成、各部件的作用以與總體結(jié)構(gòu)的工作原理，3）根據(jù)確定的參數(shù)，設(shè)計三維工作臺的尺寸，各個裝置的形狀，大小和安裝位置并進(jìn)行驗算，檢驗方案是否可行可靠；4）利用P-roe軟件進(jìn)行制圖作業(yè)，做出三位工作臺，夾緊裝置，緊裝置，傳送裝置等部件，將這些部件進(jìn)行靜態(tài)裝配，確定尺寸的標(biāo)準(zhǔn)性，然后進(jìn)行動態(tài)裝配并進(jìn)行仿真，保證結(jié)構(gòu)可以正常工作；5）整理所有文獻(xiàn)與相關(guān)資料，復(fù)習(xí)設(shè)計、計算過程，整理語言，按照畢業(yè)論文格式與要求，撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書，附詳細(xì)計算過程、設(shè)計過程，相關(guān)步驟與仿真工作狀況，整理所有畢業(yè)設(shè)計相關(guān)材料，準(zhǔn)備提交。2.3實施計劃3月09日—3月10日熟悉課題，搜集畢業(yè)設(shè)計課題相關(guān)資料。閱讀相關(guān)文獻(xiàn)和資料，參加實習(xí)，構(gòu)思設(shè)計方案。3月11日—4月10日翻譯外文資料、撰寫開題報告，開題。4月11日—4月30日所有三維零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計，三維裝配、爆炸。5月01日—5月30日完成總裝圖、運(yùn)動仿真等。6月01日—6月15日編寫設(shè)計說明書。6月15日—6月17日畢業(yè)答辯。6月18日整理提交設(shè)計資料。參考文獻(xiàn)1文斌，紡織質(zhì)量發(fā)展.中國標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)報，2011，（06）2胡玉真，加強(qiáng)紡織品安全性能檢測的重要性.專論.聚焦，2010，（11）3WhiteKW，ReynoldRJ.Thefundamentalsofmachinevisiontutorial[C].Robots12/Vision88Conference，1988，4：101-105.4DaviesER.Machinevision：theory，algorithm，practicalities，2nded[M].SanDiego：AcdemicPress，1997.5興梧本智，透明玻璃管的在線測量，計量技術(shù)，1996，N.08：4-—86董文武，一種使用線陣CCD實現(xiàn)高精度二維位置測量的方法，光學(xué)技術(shù)，1998，(5)：42—457王慶有，采用CCD拼接技術(shù)的外徑測量研究，光電工程，1997，(5）：63—668朱錚濤黎紹發(fā)，基于機(jī)器視覺的零件表面粗糙度測量，現(xiàn)代制造工程，2002(8)：46一479佐島隆生，卜丫兒。自動形狀測定憶關(guān)寸石研究，1994年度精密工學(xué)會春季大會學(xué)術(shù)講演會講演論文集10樂兌謙，金屬切削機(jī)床，機(jī)械工業(yè)，198411ErieP.Krotkov，VisualHyperacuity：RepresentationandComputationofHighPrecisionPositionInformation，COMPUTERVISION，GRAPHICS，ANDIMAGEPROCESSING，1986，33：99一11512S.Sirkis，T.J.Lim，Displ