自動(dòng)絨毛率測(cè)試儀設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)畢業(yè)設(shè)計(jì)-的開(kāi)題報(bào)告

理工學(xué)院題目：自動(dòng)絨毛率測(cè)試儀設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)學(xué)生：通學(xué)號(hào)：11L0551188專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)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(guó)紡織發(fā)展源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，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(huì)的發(fā)展，人們對(duì)紡織品的要求小僅是簡(jiǎn)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(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注和重視，紡織品對(duì)人體是否存在危害的問(wèn)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(wú)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(shí)使消費(fèi)者在穿著過(guò)程中小易變形、走樣，起到一件服裝的“骨架”作用。同時(shí)對(duì)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(gòu)買產(chǎn)品的重要參考信息和決定產(chǎn)品價(jià)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(gè)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(zhǎng)的絨毛表層中絨毛含量。在紡織品坯布加工過(guò)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(duì)紡織品進(jìn)行絨毛率檢測(cè)。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(guò)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(guò)測(cè)量紡織品表面的絨毛率鑒定紡織品。因?yàn)榻q毛只有幾微米的長(zhǎng)度十分細(xì)小，無(wú)法用一般的測(cè)量?jī)x器鑒定，因此“自動(dòng)絨毛率測(cè)試儀機(jī)械設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)”課題的提出主要是希望設(shè)計(jì)一種機(jī)械裝置，完成布面的自動(dòng)裝夾、緊、移動(dòng)、定位功能以與儀器外觀設(shè)計(jì)；再配合CCD機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，完成布面絨毛率快速、精確、客觀測(cè)定的任務(wù)。通過(guò)自動(dòng)絨毛率測(cè)試儀對(duì)紡織品的檢測(cè)，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(guó)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)研究機(jī)器視覺(jué)或計(jì)算機(jī)視覺(jué)指釆用非接觸式的光學(xué)傳感器對(duì)一個(gè)物體或場(chǎng)景進(jìn)行成像，并對(duì)該圖像進(jìn)行分析以獲取該物體或場(chǎng)景的信息[3]。機(jī)器視覺(jué)的主要目的通過(guò)視覺(jué)傳感器所獲得的信息，讓計(jì)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(shí)別與圖像分析方法去認(rèn)知存在于圖像中的特征。對(duì)于機(jī)器視覺(jué)的研究已經(jīng)有近50年的歷史，然而在過(guò)去的20年中，由于成像技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)歩。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)象也變得多種多樣，如產(chǎn)品的視覺(jué)檢測(cè)、車輛的自動(dòng)導(dǎo)航、文檔的自動(dòng)翻譯、身份驗(yàn)證、指紋識(shí)別、人臉識(shí)別以與遙感圖像分析等[4]。產(chǎn)品的視覺(jué)檢測(cè)是機(jī)器視覺(jué)的一個(gè)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(jué)檢測(cè)技術(shù)具有非接觸、在線實(shí)時(shí)、速度快、精度合適、現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)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(shí)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(jué)檢測(cè)系統(tǒng)是基于CCD（ChargeCoupledDeviceS）的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，CCD用于尺寸測(cè)量的技術(shù)是非常有效的非接觸檢測(cè)技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用于各種加工件的在線檢測(cè)和高精度、高速度的檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。近年來(lái)，國(guó)在CCD視覺(jué)檢測(cè)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(chǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿尺寸與錯(cuò)位量檢測(cè)的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)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(cè)量傳感器，用于在線測(cè)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(cè)量控制儀，以對(duì)玻璃管外徑與壁厚尺寸進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，以便提高產(chǎn)品的合格率；利用二個(gè)線陣CCD實(shí)現(xiàn)高精度二維位置測(cè)量[6]；利用線陣CDC的拼接技術(shù)進(jìn)行尺寸測(cè)量[7]；CCD還應(yīng)用于諸如鋼鐵、制造等工業(yè)部門的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)尺寸和位置等檢測(cè)。目前，在視覺(jué)檢測(cè)中利用亞像素技術(shù)可以將表面尺寸的測(cè)量精度控制在1-5um之間，利用基于自動(dòng)聚焦技術(shù)進(jìn)行的高度測(cè)量精度可以控制在10-20um之間[8]。1.2.2國(guó)外研究國(guó)外在CCD視覺(jué)檢測(cè)方面應(yīng)用較早，如日本的佐島隆生用CCD攝象機(jī)檢測(cè)鉆頭的主偏角、前角、后角等角度，然后和手工測(cè)量與顯微鏡測(cè)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(jué)檢測(cè)系統(tǒng)用于研究剛體的運(yùn)動(dòng)[11]；美國(guó)學(xué)者將CCD應(yīng)用于高精度機(jī)械位移與應(yīng)變測(cè)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(jué)檢測(cè)系統(tǒng)可檢測(cè)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(jué)檢測(cè)技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用在國(guó)外起步比較早，己有不少成熟的產(chǎn)品問(wèn)世；在國(guó)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(wèn)題和擬采用的研究手段與途徑：2.1課題主要容與問(wèn)題2.1.1主要容2.1.1.1裝置總體結(jié)構(gòu)自動(dòng)絨毛率測(cè)試儀是基于機(jī)器視覺(jué)與圖像處理的紡布絨毛率測(cè)試儀器?？紤]其工作環(huán)境、占地等情況，自動(dòng)絨毛率測(cè)試儀屬于輕型、小型自動(dòng)化設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊總體尺寸不宜過(guò)大。因此作為被檢測(cè)的布匹尺寸也應(yīng)該比較小，同時(shí)也應(yīng)該考慮到布匹的厚度問(wèn)題。其工作原理是通過(guò)對(duì)布面的自動(dòng)裝夾、緊、移動(dòng)、定位，再配合CCD機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，完成布面絨毛率快速、精確、客觀測(cè)定的任務(wù)。因此測(cè)試儀主要由CCD視覺(jué)系統(tǒng)、X-Y-Z三維移動(dòng)工作臺(tái)、自動(dòng)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(dòng)工作臺(tái)工作臺(tái)作為所有裝置的支撐，同時(shí)將CCD視覺(jué)體統(tǒng)安裝在工作臺(tái)的Y向工作臺(tái)上，通過(guò)控制系統(tǒng)的操控，視覺(jué)系統(tǒng)可以在空間任意移動(dòng)?？紤]到CCD視覺(jué)系統(tǒng)有許多線路連接，頻繁的移動(dòng)可能導(dǎo)致檢測(cè)系統(tǒng)的損壞，因此考慮將CCD視覺(jué)系統(tǒng)固定在Y坐標(biāo)軸上不動(dòng)，通過(guò)移動(dòng)其他裝置來(lái)檢測(cè)絨毛率。（2）自動(dòng)裝夾裝置自動(dòng)裝夾裝置是將測(cè)試胚布放在傳送裝置上，裝夾裝置自動(dòng)將胚布夾住，并伴隨傳送裝置一起移動(dòng)。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(guò)壓力傳感器檢測(cè)被測(cè)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(cè)。（4）定位裝置被測(cè)胚布需要通過(guò)CCD視覺(jué)系統(tǒng)拍照測(cè)試，每一塊胚布需要被測(cè)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(guò)傳感器將胚布定位到需要的位置進(jìn)行測(cè)試。（5）傳送裝置傳送裝置是帶動(dòng)被測(cè)胚布移動(dòng)，達(dá)到檢測(cè)的目的。傳送裝置常用的有皮帶傳送，鏈板傳動(dòng)等，考慮到檢測(cè)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(jì)一個(gè)三維工作臺(tái)，工作臺(tái)可以在Y方向自由移動(dòng)，將CCD視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)安裝在三位移動(dòng)工作臺(tái)的Z軸上，這樣就可以通過(guò)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)被測(cè)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(dòng)工作臺(tái)設(shè)計(jì)絨毛率測(cè)試儀的傳送裝置，初步設(shè)計(jì)成皮帶傳動(dòng)，如下圖（2）將兩個(gè)夾緊裝置安裝在傳送帶上，隨著皮帶的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)被測(cè)胚布的移動(dòng)。CCD檢測(cè)器在右側(cè)的小傳送輪處測(cè)量絨毛率。兩個(gè)夾緊裝置設(shè)計(jì)成機(jī)械加緊，利用杠桿原理通過(guò)彈簧夾緊。在位置1和2處安裝兩個(gè)撥片，當(dāng)夾緊裝置轉(zhuǎn)動(dòng)到這兩個(gè)位置碰到撥片分別夾緊和開(kāi)。傳送帶電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)PLC控制系統(tǒng)控制。根據(jù)打印機(jī)的自動(dòng)進(jìn)紙裝置，初步設(shè)計(jì)成自動(dòng)進(jìn)布裝置。圖2傳送裝置方案二：支撐CCD監(jiān)測(cè)儀的工作臺(tái)是固定不動(dòng)的，布匹傳送裝置的底座設(shè)計(jì)成可以左右移動(dòng)的底座，如下簡(jiǎn)圖（3），這樣在縱向被測(cè)的同時(shí)，由于底座的左右移動(dòng)，可以同時(shí)檢測(cè)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(jì)思路一樣。圖3可移動(dòng)傳送裝置通過(guò)兩個(gè)方案的對(duì)比，方案一中由于CCD監(jiān)測(cè)儀連接許多線路，經(jīng)常左右移動(dòng)會(huì)造成檢測(cè)儀的損壞，而方案二因?yàn)槭莻魉脱b置的左右移動(dòng)，不會(huì)影響CCD檢測(cè)儀。綜合以上因素選擇方案二作為設(shè)計(jì)方案。2.1.1.3各裝置的選型計(jì)算（1）三維工作臺(tái)與傳送裝置的電機(jī)選型；（2）設(shè)計(jì)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(jì)與仿真包括工作臺(tái)，與各個(gè)裝置的靜態(tài)裝配與動(dòng)態(tài)裝配，以與總體裝置的靜態(tài)裝配與動(dòng)態(tài)裝配，并實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)仿真來(lái)觀察效果。2.1.2問(wèn)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(dòng)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(jì)。完成機(jī)器所有三維零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用軟件進(jìn)行三維裝配，完成爆炸圖。完成運(yùn)動(dòng)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(jì)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(shū)籍，初步學(xué)習(xí)關(guān)于三維工作臺(tái)與各個(gè)裝置的知識(shí)，并根據(jù)實(shí)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(jì)三維工作臺(tái)的尺寸，各個(gè)裝置的形狀，大小和安裝位置并進(jìn)行驗(yàn)算，檢驗(yàn)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(tái)，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(dòng)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(jì)、計(jì)算過(guò)程，整理語(yǔ)言，按照畢業(yè)論文格式與要求，撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，附詳細(xì)計(jì)算過(guò)程、設(shè)計(jì)過(guò)程，相關(guān)步驟與仿真工作狀況，整理所有畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)材料，準(zhǔn)備提交。2.3實(shí)施計(jì)劃3月09日—3月10日熟悉課題，搜集畢業(yè)設(shè)計(jì)課題相關(guān)資料。閱讀相關(guān)文獻(xiàn)和資料，參加實(shí)習(xí)，構(gòu)思設(shè)計(jì)方案。3月11日—4月10日翻譯外文資料、撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，開(kāi)題。4月11日—4月30日所有三維零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，三維裝配、爆炸。5月01日—5月30日完成總裝圖、運(yùn)動(dòng)仿真等。6月01日—6月15日編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。6月15日—6月17日畢業(yè)答辯。6月18日整理提交設(shè)計(jì)資料。參考文獻(xiàn)1文斌，紡織質(zhì)量發(fā)展.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)報(bào)，2011，（06）2胡玉真，加強(qiáng)紡織品安全性能檢測(cè)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(cè)量，計(jì)量技術(shù)，1996，N.08：4-—86董文武，一種使用線陣CCD實(shí)現(xiàn)高精度二維位置測(cè)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(cè)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(jué)的零件表面粗糙度測(cè)量，現(xiàn)代制造工程，2002(8)：46一479佐島隆生，卜丫兒。自動(dòng)形狀測(cè)定憶關(guān)寸石研究，1994年度精密工學(xué)會(huì)春季大會(huì)學(xué)術(shù)講演會(huì)講演論文集10樂(lè)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