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四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 滑片自動檢測控制系統(tǒng)設計說明書 本科生畢業(yè)論文（設計） 題 目 滑片自動檢測控制系統(tǒng)設計說明書 系 別 機械工程系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化技術 學生姓名 　 學 號 　 年級 指導教師 二0一四 年十一 月 十 日 16 四川大學錦城學院本科畢業(yè)論文 滑片自動檢測控制系統(tǒng)設計說明書 滑片自動檢測控制系統(tǒng)的設計 專業(yè):機械設計制造及其自動化 學生: 指導老師: 摘 要 在現(xiàn)代工業(yè)生產中，存在著大量各行各業(yè)產品的測量問題。由于測微儀接觸測量會引起被測產品產生形變，工業(yè)上常采用CCD攝像頭檢測技術測量，這類方法測量精度高，而且測量準確。近年來，由于激光的應用，出現(xiàn)了激光掃描測量法和投影放大法，雖然實現(xiàn)了非接觸測量，但測量精度不高。因此本研究采用具有高分辨率、高靈敏度、像素位置信息強、結構緊湊等優(yōu)點的光電傳感器，設計一種在線實時自動檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)對滑片的高精度、快速、免損、非接觸的測量，具有非常重要的意義。在線實時自動檢測系統(tǒng)主要包括激光光學系統(tǒng)、線陣CCD傳感器、單片機控制系統(tǒng)以及計算機處理系統(tǒng)；它的工作過程為：采用He-Ne激光器作為光源，利用新型電荷耦合器件作為光電接收裝置，根據(jù)夫瑯和費衍射原理，傳感器發(fā)出的光束經過光學系統(tǒng)處理后，入射到電荷耦合器件CCD的光敏面上，經CCD形成視頻信號輸通過預處理與二值化處理，再把模擬信號轉化為數(shù)字信號，最后經U接口送入計算機進行數(shù)據(jù)計算與顯示，實現(xiàn)滑片厚度的測量；本論文研究的內容主要包括：總體方案論證、光電系統(tǒng)研究、CCD驅動電路及CCD視頻信號二值化處理電路研究、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)研究、軟件設計與誤差分析；其中選用了TCD1206作為線陣CCD用于在線檢測的傳感器件，重點分析了TCD1206的驅動時序、設計了TCD1206的驅動電路和輸出信號處理電路，對通用型單片機的各模塊的功能進行了分析，同時對單片機的硬件系統(tǒng)進行了擴展，另外通過軟件設計能有效地實現(xiàn)滑片的尺寸計算，并對可能造成的誤差進行了分析，驗證了方案的可行性。此測量系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定、精度高、分辨率高、非接觸自動在線檢測等特點，測量范圍為5mm~20m,測量精度為1m。本設計可以解決滑片表面形狀、厚度等的測量問題。 關鍵詞： CCD 非接觸測量 驅動電路 滑片 The design of vane automatic detection and control system Major: MechanicalManufacturingandAutomation Student: Supervisor: Abstract Innationaleconomicconstruction,cementistheindispensablebasisofrawmaterials.Asanimportantbasicindustry,cementindustrydevelopmenthasbecomeanationalandsocialdevelopmentlevelandcomprehensivestrengthisimportantmeasureindex.Theeconomyofourcountryisintheperiodofrapiddevelopment,infrastructureconstructionhasbecomethemainmodeofdomesticinvestment.Therefore,thecementasthemainrawmaterialalsointheexpansionphase.Intheprocessofcementproduction,mostoftherawmaterialtobecrushed,suchaslimestone,clay,ironore,coalandother.Limestoneistheproductionofcementdosageisthebiggestrawmaterial,afterminingoflargesize,highhardness,thereforelimestonecrusherincementplantmaterialcrushingoccupiesafairlyimportantposition. Crushingprocessthangrindingprocessiseconomicalandconvenient,reasonableselectionofcrushingequipmentisveryimportant,thematerialintothegrinding,asfaraspossiblethelargecrushingtouniform,finegranularity,soastoreducethegrindingequipmentload,improvemilloutput,butalsoconducivetothematerialuniformity,highaccuracyofbatching.Categoriesinclude:crusherjawcrusher,impactcrusher,impactcrusher,conecrusher,hammercrusher,gyratorycrusher,compoundcrusheretc.. Strikebacktypecrushingmachineiscomposedofarotor,cover,abase,arearrackfourparts,theuppercoverisbrokenmachineshell,andisassociatedwiththeinternalstructureofcomplementcomponent,theinsideoftheuppercoveroftheliningboardforstonecrushinggranularityandthecrusherworkefficiencyplaysanimportantrolein. Coverdesignnotonlytorequesttheappearanceandpracticability,amachinedesigntoofancywillcausecomplexprocessingtechnology,manufacturingcostrises,bloated,willcausethetransportationdifficultyalsoincreasesthecostofmanufacture.Iaminthedesignprocess,focusingonthefunctional,materialsaving,lightbody,generousappearanceaspects,especiallyinmakingtheselectionofmaterials,materialsselectedtobotheconomyanddurability. Keywords:cement limestone strikebacktypecrushingmachine theuppercover 目 錄 1緒論 6 1.1 課題來源及研究目的和意義 7 1.2 滑片自動檢測機的發(fā)展歷程..........................................................................7 1.3 滑片自動檢測控制系統(tǒng)的方案分析 8 1.3.1 結構分析 9 1.3.2 機械結構總體方案和布局 10 2機械結構的設計 13 2.1攝像頭的選用 18 2.1.1攝像頭的工作原理……………………………………………………....19 2.1.2攝像頭的類型………………………………………………………........20 2.1.3攝像頭的選型………………………………………………………........21 2.1.4攝像頭的應用領域…………………………………………………........23 2.2剔除裝置的設計 26 2.2.1 氣缸的工作原理 28 2.2.2氣缸的選型計算……………………………………………....................28 2.3伺服電機的設計計算……………………………………………............29 2.4同步輪傳動的設計計算…………………………………………….......29 2.5直線導軌的選型計算……………………………………………............30 3結構設計及三維建?！?........34 3.1 輸送裝置的建模.............................................................................................35 3.2 檢測裝置的建模............................................................................................37 3.3 剔除裝置的建模............................................................................................38 3.4 滑片自動檢測控制系統(tǒng)的建模..................................................................39總 結........................................................................................................................40 參 考 文 獻 41 致 謝 42 1緒論 1.1 課題來源及研究目的和意義 進入二十一世紀以來，隨著我國國民經濟的高速發(fā)展，我國滑片自動檢測機保持了多年高速增長，并隨著我國加入WTO, 近年來，滑片自動檢測的出口也形勢喜人，尤其是在電機組裝廠，電機零配件組裝廠等等多個領域，如國內需求下降，出口減少等，滑片自動檢測機普遍出現(xiàn)了經營不景氣和利潤下降的局面，2009年，隨著我國經濟刺激計劃出臺和全球經濟走出低谷，我國滑片自動檢測機也逐漸從金融危機的打擊中恢復，重新進入良性發(fā)展軌道。 進入2010年，全球經濟復蘇的前景面臨波折，國內經濟結構調整的呼聲逐漸升溫，貿易保護主義的抬頭，滑片自動檢測機中技術含量低的人力密集型企業(yè)，缺乏品牌的出口導向型企業(yè)面臨發(fā)展危機，而注重培養(yǎng)品牌和技術創(chuàng)新能力較強的企業(yè)將占得先機，滑片自動檢測機企業(yè)如何面對新的經濟環(huán)境和政策環(huán)境，制定適合當前形勢和自身特點的發(fā)展策略與競爭策略，是滑片自動檢測機企業(yè)在未兩年我國經濟結構調整大潮中立于不敗之地的關鍵。 《2010-2015年中國自動供料壯漢子市場發(fā)展現(xiàn)狀分析及行業(yè)前景預測報告》也將從宏觀和微觀環(huán)境對我國滑片自動檢測機的發(fā)展現(xiàn)狀，政策環(huán)境、競爭策略，投前景，市場容量，進出口形勢等方面進行全面而權威的分析。 1.2滑片自動檢測機的發(fā)展歷程 隨著自動化、半自動化在經濟各行業(yè)的普及深入，自動滑片檢測機成為生產線一個不可缺少的環(huán)節(jié)，對其結構、噪音、工作原理、輸送精度及檢測程度等方面提出了更高的要求，傳統(tǒng)的滑片自動檢測機已不能滿足現(xiàn)狀要求。因此近十幾年利用壓電陶瓷作為驅動源的新型振動滑片自動檢測機正在快速發(fā)展起來. 壓電振動滑片自動檢測機是將壓點技術應用于振動輸送的一種新型滑片自動檢測機，它利用攝像頭檢測，定位準確，圖像清晰，適合高新 企業(yè)的質量檢測體系。 國內外的研究現(xiàn)狀: 對于這種新型的滑片自動檢測機，其結構和工作原理都不同于傳統(tǒng)的光電感應或是人工檢測，因此它具有許多傳統(tǒng)滑片自動檢測機所不具備的特點： （1）結構簡單，安裝和維護更加方便； （2）應用攝像頭為檢測元件，結構簡單，檢測質量完善，準確。易于加工制作；（3）改變驅動信號中的幅值、脈寬及頻率中的任意一個，都可以調節(jié)檢測率，控制參數(shù)多，可控性好； （4）不產生干擾電磁場，也不受電磁干擾信號的影響； （5）在低頻率段或超聲段工作，噪音?。? （6）在共振或無共振狀態(tài)下工作，因此能量消耗少； 滑片自動檢測機是檢測領域的一個重大的突破，國內外的科技人員都進行了不同程度的研究，取得了一定的成果，其按照工件材質形狀反饋信號給視覺計算機系統(tǒng)，以究現(xiàn)況在工業(yè)發(fā)達國家或地區(qū)，日本、美國最具代表性，尤其是日本，對滑片自動檢測機的理論、設計與計算的研究比較深入與完整，便于人們能夠很清晰地發(fā)現(xiàn)產品的缺陷。 國外的研也推出了多種新型與異型機構的滑片自動檢測機。 對于滑片自動檢測機，日本現(xiàn)在已開發(fā)的裝置有三種。 第一種結構為攝像頭質感感應，利用攝像頭的投影原理，反饋信號給PC機。 第二種結構為雙攝像頭檢測系統(tǒng)，第三種為CMD視覺系統(tǒng)，此系統(tǒng)作為一個集成化程度高，檢測準確的系統(tǒng)，越來越受到人們的歡迎。美國在滑片自動檢測機上的研究已經取得了長足的進步，它們除了具有上述滑片自動檢測機的共同特點外，它們也有其獨特之處： （1）攝像頭采用投影圖像像素高的高科技攝像頭。 （2）視覺系統(tǒng)已經集成在一個模塊里，有利于圖像的收集于整理。 （3)國內研究現(xiàn)狀我國對滑片自動檢測機的研究整體水平仍然落后于發(fā)達國家和地區(qū)，成品很少，國內廠家的自動化生產線或設備上的滑片自動檢測機大部分來自日本、美國等制造業(yè)相對發(fā)達的國家和地區(qū)。 1.3 滑片自動檢測系統(tǒng)的方案分析 1.3.1 結構分析 通過市場調研，我們決定設計一種滑片自動檢測系統(tǒng)，通過輸送線輸送滑片到攝像頭處，利用攝像頭的投影成像原理將攝像頭自身拍到的圖像回傳給計算機系統(tǒng)，然后經過計算機系統(tǒng)的分析與處理，人們就很容易分辨出被檢測物體的外形形狀與差異，用在檢測領域最合適不過。其結構圖如下： 滑片自動檢測系統(tǒng)結構圖 1.3.2 機械結構總體方案和布局 根據(jù)課題，我們要設計的滑片自動檢測控制系統(tǒng)，是針對油泵、壓縮機組裝廠里生產加工的滑片，由于汽車連接器的種類繁多，規(guī)格差異很大，如果單純地依靠人力來對所生產的產品進行一個個的檢查，那樣講會非常消耗時間，并且沒有工作效率，攝像頭檢測系統(tǒng)的誕生，正好彌補了這一缺陷，通過輸送線輸送產品到攝像頭頭出，利用攝像頭的光學成像原理，適時地拍到產品的外觀圖像，反饋給計算機系統(tǒng)進行圖像處理與比較，這樣就能能夠很輕易地辨別出產品的差異，辨別出那些是合格品，哪些是不合格品。 2 機械結構的設計 2.1攝像頭的選用 2.1.1攝像頭的工作原理 攝像頭的工作原理是：按一定的分辨率，以隔行掃描的方式采集圖像上的點，掃描到某點時，就通過圖像傳感芯片將該點處圖像的灰度轉換成與灰度一一對應的電壓值，然后將此電壓值通過視頻信號端輸出。具體而言（參見下圖），攝像頭連續(xù)地掃描圖像上的一行，則輸出就是一段連續(xù)的電壓信號，該電壓信號的高低視頻信號端就輸出一個低于最低視頻信號電壓的電平（如0.3V），并保持一段時間。這樣相當于，緊接著每行圖像信號之后會有一個電壓“凹槽”，此“凹槽”叫做行同步脈沖，它是掃描換行的標志。然后，跳過一行后（因為攝像頭是隔行掃描的），開始掃描新的一行，如此下去，直到掃描完該場的視頻信號，接著又會出現(xiàn)一段場消隱區(qū)。該區(qū)中有若干個復合消隱脈沖，其中有個遠寬于（即持續(xù)時間長于）其它的消隱脈沖，稱為場同步脈沖，它是掃描換場的標志。場同步脈沖標志著新的一場的到來，不過，場消隱區(qū)恰好跨在上一場的結尾和下一場的開始部分，得等場消隱區(qū)過去，下一場的視頻信號才真正到來。攝像頭每秒掃描25 幅圖像，每幅又分奇、偶兩場，先奇場后偶場，故每秒掃描50 場圖像。奇場時只掃描圖像中的奇數(shù)行，偶場時則只掃描偶數(shù)行。攝像頭有兩個重要的指標：有效像素和分辨率。分辨實際上就是每場行同步脈沖數(shù)，這是因為行同步脈沖數(shù)越多，則對每場圖像掃描的行數(shù)也越多。事實上，分辨率反映的是攝像頭的縱向分辨能力。有效像素常寫成兩數(shù)相乘的形式，如“320x240”，其中前一個數(shù)值表示單行視頻信號的精細程度，即行分辨能力；后一個數(shù)值為分辨率，因而有效像素=行分辨能力分辨率。值得注意的是，通常產品說明上標注的分辨率不是等于實際分辨率（即每場行同步脈沖數(shù)），而是等于每場行同步脈沖數(shù)加上消隱脈沖數(shù)之和。因此，產品說明上標注的“分辨率”略大于實際分辨率。我們要知道實際的分辨率，就得實際測量一下?；趂reescale 16位HCS12單片機的輸入捕捉功能設計一種視頻信號采集系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，將CMOS攝像頭的輸出信號二值化，利用單片機輸入捕捉功能實時對信號采樣、處理，提取出黑色導引線的形狀特征。實驗證明：系統(tǒng)能很好地滿足智能車對路徑識別性能和抗干擾能力的要求，實時性好，測量精度高，同時硬件和軟件的開銷都比較小。 2.1.2攝像頭的類型 攝像頭分為數(shù)字攝像頭和模擬攝像頭兩大類。模擬攝像頭可以將視頻采視頻信號轉換成數(shù)字信號，進而將其儲存在計算機里。模擬攝像頭捕到的視頻信號必須經過特定的視頻捕捉卡將模擬信號轉換成數(shù)字模式，并加以縮后才可以轉換到計算機上運用。數(shù)字攝像頭可以直接捕捉影像，然后通過串并口或者USB接口傳到計算機里?，F(xiàn)在電腦市場上的攝像頭基本以數(shù)字攝像頭為主， 而數(shù)字攝像頭中又以使用新型數(shù)據(jù)傳輸接口的USB數(shù)字攝像頭為主，目前市場上可見的大部分都是這種產品。除此之外還有一種與視頻采集卡配合使用的產品，但目前還不是主流。由于個人電腦的迅速普及，模擬攝像頭的整體成本較高等原因，USB接口的傳輸速度遠遠高于串口、并口的速度，因此現(xiàn)在市場熱點主要是USB接口的數(shù)字攝像頭。以下主要是指USB接口的數(shù)字攝像頭。根據(jù)攝像頭的形態(tài)，可以分為桌面底座式、高桿式及液晶掛式三大類型。隨著人們對審美要求的提高，發(fā)現(xiàn)高桿式及液晶掛式的攝像頭看起來讓圖像更美，所以，目前市場主流是高桿式及液晶掛式。液晶掛式最早是羅技推出，隨后微軟、沃樂WELLEC等品牌相繼推出。根據(jù)攝像頭的功能，還可以分為防偷窺型攝像頭、夜視型攝像頭。其他防偷窺攝像頭最早是由沃樂wellec科技推出的，其原理是在攝像頭的主體上增加一個電源開關，在不使用的時候把攝像頭的電源切斷，從而避免在黑客遠程啟動攝像頭，達到反偷窺的目的。其代表性的產品是黑莓與獅子王。夜視型是指攝像頭是否具備LED燈。該燈可以彌補低照度下光線的不足。根據(jù)攝像頭是否需要安裝驅動，可以分為有驅型與無驅型攝像頭。有驅型指的是不論在什么系統(tǒng)下，都需要安裝對應的動程序。無驅型，是指在indows xp sp2以上，無需安裝驅動程序，插入電腦即可使用。無驅型由于使用的便捷，已經成為主流。工作原理攝像頭的工作原理大致為：景物通過鏡頭(LENS)生成的光學圖像投射到圖像傳感器表面上，然后轉為電信號，經過A/D(模數(shù)轉換)轉換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號，再送到數(shù)字信號處理芯片(DSP)中加工處理，再通過USB接口傳輸?shù)诫娔X中處理，通過顯示器就可以看到圖像了。 現(xiàn)階段主要是以上現(xiàn)象： 1. 黑屏：模組問題或線材有問題。 2. 屏幕帶點：模組有問題，鏡頭或芯片沒有察干凈 3. 攝像頭插上電腦沒有反應：線材問題，模組問題，延長線是否用得太久 4. 攝像頭影像模糊：芯片，鏡頭沒有擦干凈 5. 屏幕有暗角：模組與鏡頭不搭配 6.外觀刮傷，傷痕：組裝過程，或來料 7. 外殼松動：螺絲沒有鎖緊，或者螺絲不配。人員沒有擰緊螺絲 8. 外殼生誘，有斑點：來料是否有很多油漬，金屬外殼一定要用干布擦試 9. 裝配松動：外殼各部分需擰緊 10. 燈不亮：焊接錯誤，或連錫，燈是壞的 11. 麥沒有聲音：麥頭或麥線沒有焊接好，或者焊接錯誤 12. 麥蓋麥帽松動：需用502固定好，但麥蓋最好不用膠水。 13. 線材沒有束帶外露：沒有扎好束帶結構組件從攝像頭的工作原理就可以列出攝像頭的主要結構和組件： 1、主控芯片 2、感光芯片 3、鏡頭 4、電源 技術指標 1、圖像解析度/分辨率(Resolution) SXGA(1280x1024)又稱130萬像素XGA(1024x768)又稱80萬像素SVGA(800x600)又稱50萬像素VGA(640x480)又稱30萬像素(35萬指648X488) CIF(352x288)又稱10萬像素SIF/QVGA(320x240) QCIF(176x144) QSIF/QQVGA(160x120) 2、圖像格式(imageFormat/Colorspace) GB24，420是目前最常用的兩種圖像格式。RGB24：表示R、G、B三種顏色各8bit，最多可表現(xiàn)256級濃淡，從而可以再現(xiàn)256*256*256種顏色。I420：YUV格式之一。格式有：RGB565，RGB444，YUV4:2:2等。3、自動白平衡調整(AWB) 定義：要求在不同色溫環(huán)境下，照白色的物體，屏幕中的圖像應也是白色的。色溫表示光譜成份，光的顏色。色溫低表示長波光成分多。當色溫改變時，光源中三基色(紅、綠、藍)，需要調節(jié)三基色的比例來達到彩色平衡，這就是白平衡調節(jié)的實際。 4、圖像壓縮方式JPEG：(jointphotographicexpertgroup)靜態(tài)圖像壓縮方式。一種有損圖像的壓縮方式。壓縮比越大，圖像質量也就越差。當圖像精度要求不高存儲空間有限時，可以選擇這種格式。目前大部分數(shù)碼相機都使用JPEG格式。 5、彩色深度(色彩位數(shù)) 反映對色彩的識別能力和成像的色彩表現(xiàn)能力，實際就是A/D轉換器的量化精度，是指將信號分成多少個等級。常用色彩位數(shù) bit)表示。彩色深度越高，獲得的影像色彩就越艷麗動人。現(xiàn)在市場上的攝像頭均已達到24位，有的甚至是32位6、圖像噪音指的是圖像中的雜點干撓。表現(xiàn)為圖像中有固定的彩色雜點。 7、視角與人的眼睛成像是相成原理，簡單說就是成像范圍。 8、輸出/輸入接口串行接口(RS232/422):傳輸速率慢，為115kbit/s 并行接口(PP)：速率可以達到1Mbit/s 紅外接口(IrDA)：速率也是，一般筆記本電腦有此接口通用串行總線USB：即插即用的接口標準，支持熱插拔。USB1.1速率可達12Mbit/s,USB2.0可達480Mbit/s IEEE1394(火線)接口(亦稱ilink)：其傳輸速可達100M~400Mbit/s 2.1.3攝像頭的選型 監(jiān)控攝像頭是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心設備，選型時應根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和用戶需求，慎重選擇。針對我公司監(jiān)控攝像頭產品，就各種類型監(jiān)控攝像頭的選用原則做以下簡單說明。 1）根據(jù)安裝方式選擇。如固定安裝，監(jiān)控攝像頭多選用普通*式監(jiān)控攝像頭或半球監(jiān)控攝像頭；如采用云臺安裝方式，現(xiàn)多選用一體化監(jiān)控攝像頭，如SANNO的SN-220C，特點是：內置電動變焦鏡頭，小巧美觀，安裝方便，性價比優(yōu)，也可采用普通*式監(jiān)控攝像頭另配電動變焦鏡頭方式，但價格相對較高，安裝也不及一體化監(jiān)控攝像頭簡便。 2）根據(jù)安裝地點選擇。由于普通*式監(jiān)控攝像頭，既可壁裝又可吊頂安裝，因此室內室外不受限制，比較靈活；而半球監(jiān)控攝像頭，只能吸頂安裝，所以多用于室內且安裝高度有一定限制。但和*式攝像機相比，不需另配鏡頭、防護罩、支架，安裝方便，美觀隱蔽，且價格經濟。 3）根據(jù)環(huán)境光線選擇。如果光線條件不理想，應盡量選用照度較低的監(jiān)控攝像頭，如彩色超底照度監(jiān)控攝像頭、彩色黑白自動轉換兩用型監(jiān)控攝像頭、低照度黑白監(jiān)控攝像頭等，以達到較好的采集效果。需要說明的是，如果光線照度不高，而用戶對監(jiān)視圖像清晰度要求較高時，宜選用黑白攝像機。如果沒有任何光線，就必須添加紅外燈提供照明或選用具有紅外夜視功能的監(jiān)控攝像頭，如SANNO的SN-350CWH或SN-350CW監(jiān)控攝像頭，其特點是：監(jiān)控攝像頭本身具有彩色黑白轉換模式，自帶鏡頭和安裝支架，獨特的真空包裝設計，在室內使用時無需加裝防護罩，且外形美觀，隱蔽性好，性價比優(yōu)。 4）根據(jù)對圖像清晰度的要求進行選擇。如果對圖像畫質的分辨率要求較高，應選用電視線指標較高的監(jiān)控攝像頭。一般來說，對于彩色監(jiān)控攝像頭，420 、450 TVL（電視線）都為中解析監(jiān)控攝像頭，470 TVL以上都為高解析監(jiān)控攝像頭。清晰度越高，價格相對越高。 5）還應注意產品說明上的一些性能指標。如信噪比、自動光圈鏡頭的驅動方式等。一般的電視監(jiān)控系統(tǒng)中信噪比指標要選大于48dB的，這樣不僅滿足行業(yè)標準規(guī)定的不小于38dB的要求，更重要的是當環(huán)境照度不足時，信噪比越高的監(jiān)控攝像頭圖像就越清晰。鏡頭的驅動方式一般選用雙驅動的，以便隨意選用DC驅動或視頻驅動的自動光圈鏡頭。 6）另外，選好了監(jiān)控攝像頭，安裝更時謹慎。嚴格按照產品說明書進行正確操作，如工作溫度、電源電壓等。絕大多數(shù)監(jiān)控攝像頭生產廠家的溫度指標是－10～＋50℃，如使用地區(qū)的溫度、濕度變化較大應加特別防護。由于國內監(jiān)控攝像頭交流電壓適應范圍一般是200～240V，抗電源電壓變化能力較弱，在系統(tǒng)中使用時需添加穩(wěn)壓電源. 2.1.4攝像頭的應用領域 千變萬化的外形視頻錄制如今攝像頭已成為檢測設備的必備的工具之一，并且隨著攝像頭各項技術的提升和軟件開發(fā)者們的不斷創(chuàng)新，攝像頭的應用領域也越來越廣，再不僅僅只是用來視頻聊天的工具了。本著物盡其用的原則，特別搜集了時下各種主流的和非主流的攝像頭應用軟件和用法，只要是跟攝像頭有關的東東統(tǒng)統(tǒng)抓來介紹給大家。相信一定會讓你大開眼界、耳目一新，從而全面提升你的攝像頭使用效率。 1.視頻聊天錄相視頻聊天的使用方法，一般只要將攝像頭和驅動程序安裝正確，視頻聊天軟件會自動調用攝像頭，這里就不多做介紹了。而把視頻聊天過程錄下來，以后慢慢欣賞，相信很多朋友想這么做，卻苦于沒有合適的軟件，不是畫面不清就是無法錄聲音，而且錄好的文件體積大得嚇“CaptureSolution”是筆者用過最好的視頻錄制軟件，它對于生成的視頻文件可以選擇多種音頻和視頻格式，并且支持VBR動態(tài)碼率。程序安裝后，打開“開始”→“程序”→“CaptureSolution”→“CaptureSolution”，先會“CaptureSupportManager”面板，不用理會直接點擊“Close”關閉它然后就會看到一個錄制窗口和一個操作面板。拖動錄制窗口到視頻聊天窗口上，調整合適的大小。在操作面板上，點擊“保存”按鈕選擇文件保存路徑，點擊“音頻/視頻”按鈕，選擇要錄制的音頻和視頻格式，點擊“設置”按鈕，彈出“CaptureSolution”設置面板，切換到“Audio”欄，點擊“AllSounds”按鈕，點擊“OK”即可。這樣就可以同時錄制自已和對方的聲音了。然后點擊錄制窗口上的“錄制”按鈕，就開始錄相了。點擊“停止”按鈕，再點擊操作面板上的“播放”按鈕，會打開軟件自帶的放器，雙擊文件名即可對錄制的視頻進行預覽了。錄制窗口、操作面板、 2.拍照 拍照是攝像頭最基本的功能了，有的攝像頭還設有專門的拍照鍵。很多軟件都能截取攝像頭畫面，就連WindowsXP系統(tǒng)也具有拍照的功能。打開“我的電腦”，雙擊最下面的“數(shù)照相機”選項，打開“拍照”窗口，左上角為“照相機”任務欄，中間是攝像頭的拍攝畫面。點擊“拍照”按鈕即可截取當前的攝像頭畫面，照片會顯示在窗口下方。這些照片會被自動保存起來，只要不刪除，每次打開窗口都會看到拍過的照片。右鍵單擊照片，還可以進行預覽和復制等操作。 3.制作搞笑照片F(xiàn)unPhotor”是一款有趣的圖片混和處理軟件，操作簡單，只需幾步就可以把原始照片變的非常搞笑，而且還支持攝像頭即時拍照功能，通過攝像頭捕捉人像并合成為具有特殊效果的照片。 第一步:運行程序，在主界面點擊第一個按鈕，打開“選擇模板”欄，共有7大類上百種風格的模板供你選擇。模板上的藍色區(qū)域就是后面將要用攝像頭拍攝的人像替換的部位?！懊涝n票”模板為例，雙擊它，該模板會顯示在中間的預覽窗口中。如果覺得藍色區(qū)域大小不合適，通過使用右側“編輯欄”中的工具來加大或減少色區(qū)域。最后點擊“OK”按鈕即可。 第二步:點擊第二個按鈕，選擇本機頭像，因為我們要用攝像頭拍的照片，所以隨便選擇一個頭像點擊“OK”按鈕即可。 第三步:點擊第三個按鈕，在預覽窗口下方點擊“視頻攝像機電源打開”按鈕，頭像變成了攝像頭的畫面，用鼠標拖動畫面使其處于合適的位擊“照相”按鈕，將畫面拍成照片，再通過右面的各種調整工具進行放大或縮小等操作，滿意后點擊“OK”按鈕即可。 第四步:點擊第四個按鈕，對照片添加文字，在右側的黑方框中輸入文字，文字會即時顯示在照片上，鼠標可拖動文字的位置。最后點擊“OK”按鈕即可。 第五步:通過點擊主界面右側下方的“Email”或“另存為”按鈕，將圖片發(fā)送給好友或保存到本機里即可。 2.錄制家庭錄相逢年過節(jié)親友相聚，把熱鬧的場面錄下來留做紀念，或是錄制一段自已自彈自唱的MTV，無需昂貴的攝像機，用攝像頭就能搞定。如果沒有專門的錄相軟件，使用WindowsXP系統(tǒng)自帶的“WindowsMovieMaker”就行。 第一步:首先要調整好攝像頭和麥克風與被拍物體之間的距離。由于攝像頭的條件限制，應該控制在3米之內。 第二步:打開“開始”→“程序”→“WindowsMovieMaker”，彈“WindowsMovieMaker”主界面。左側“電影任務”欄類似于任務導航中心，可以引導我們完成各項操作。點擊“⒈視頻捕獲”→“從視頻設備捕獲”，彈出“視頻捕獲向導”面板，在“可用設備”欄中選中你的攝像頭，在“音頻輸入源”欄中選中“MIC”(確保MIC沒有在靜音狀態(tài))，拖動“輸入級別”滑塊來調節(jié)麥克風的音量。接著點擊“下一步”，輸入文件名，點擊“瀏覽”按鈕選擇文件的保存路徑，然后點擊“下一步”，進入“視頻設置”面板。選擇默認的“在我的計算機上播放的最佳效果”即可。 第三步:點擊“下一步”，進入“捕獲視頻”面板，通過“預覽”窗口調整好攝像頭的位置，勾選“完成向導后創(chuàng)建剪輯”和“揚聲器靜音”(減少背景噪音)，如果希望軟件在一定時間后自動停止拍攝，可勾選“捕獲時間限制”設置一個時間即可。然后點擊“開始捕獲”按鈕，就開始錄制視頻了。最后點擊“完成”按鈕，結束錄相。 第四步:視頻文件會自動導入到軟件主界面中。點擊“編輯”→“全選”，將文件拖放到下面的“時間線”欄中，文件變成了視頻塊顯示在時間欄里。程序提供了豐富的轉場特效，如果你對這些操作不熟悉，還可以使用預置的特效方案。鼠標單擊第一個視頻塊，按住Shift鍵，單擊最后一個視頻塊，將所有視頻塊選中。然后點擊“工具”→“自動電影”，會看到共有五種預置的轉場方案，選擇第一種。再點擊“其他選項”中的“輸入電影的片頭文本”，輸入你要在片頭顯示的文字。再點擊“選擇音頻或背景音樂”，點擊“瀏覽”找到你要作為背景音樂的音樂文件，然后在“音頻級別”欄中，拖動滑塊設置背景音樂的音量大小，應盡量靠近左側的“視頻中的音頻”一頭，避免背景音量過大蓋過了人聲。最后單擊“完成，編輯電影”，一個具有背景音樂和簡單轉場特效的視頻文件就完成了。 第五步:點擊“文件”→“保存電影”，提供了包括電子郵件等多種保存方案，單擊“我的電腦”→輸入電影名和保存路徑后，點擊“下一步”選擇文件質量。如果要刻成光盤或在網絡上發(fā)布，就點擊“顯示更多選項”→點選“其它設置”，在列出的壓縮方案中選擇一種，文件越大效果越好，文件越小越利于網絡傳輸，可根據(jù)“設置詳細信息”和“視頻文件大小”顯示的信息確定方案即可。最后點擊“下一步”，電影就保存到電腦里了。3.制作大頭貼 現(xiàn)在大頭貼很流行，將它貼到錢包、手機或鑰匙鏈上，即是自己美麗瞬間的留念，又顯得時尚。如果你有一臺打印機，那么配合攝像頭和一款攝像頭制作大頭貼專用軟件“天敏貼紙相軟件”就可以在家中做出具有自己獨特個性的大頭貼了。 第一步:拍照在界面右側邊框區(qū)對邊框進行預覽，看到滿意的就雙擊它。被選中的邊框會排列在界面下方。然后單擊“自動”或“手動”按鈕開始拍攝。點擊“自動”按鈕，軟件會依次連續(xù)顯示選擇好的邊框并自動拍攝，你只需不斷擺好造型即可，再次點擊“自動”按鈕將停止拍攝。選擇“手動”按鈕，先擺好造型再點擊“手動”按鈕進行拍攝。 第二步:加工大頭貼 拍出的大頭貼照都會排列在界面左側，雙擊圖片進入“編輯頁面”。除了可以對大頭貼進行改變尺寸、圖像翻轉、色彩對比度等的調節(jié)外，還具有反色、浮雕、馬賽克等多種特殊效果。單擊界面上方的“←→”圖標切換下一幅大頭貼。你就可以隨心所欲的對大頭貼進行加工了。 第三步:打印大頭貼加工完所有大頭貼后，就該進行打印設置了。按界面上方的“退出”鍵返回拍攝頁面，點擊下方“打印頁面”按鈕，進入打印頁面。程序預設了些模板。每個模板都將打印紙分成好幾個不同大小的方塊，每個方塊放一張圖片。選擇一個模板，程序會自動把已經拍攝的照片分別放到方塊中，也可以通過鼠標拖放的方法更換或添加圖片，也可以點擊右邊的磁盤圖標添加硬盤里的其它圖片。接著點擊“打印設置”按鈕設置打印機，根據(jù)右邊的紙張信息，再設置、確認打印機紙張大小，打印紙一般選擇高光澤紙，購買紙張時，最好購買帶背貼膠的貼紙相專用紙。最后點擊“找印”按鈕就可以打印出大頭貼了。 4.讓電腦記住你的臉經常在電影和電視中見到人像識別這種高科技，讓人感覺到很神秘。其時我們也可以過一把人像識別的癮，只需用攝像頭加電腦和一款名為“VideoLockAlparysoftVideoLockforWebcam”的人像識別軟件就可以輕松搭建出一個人像識別系統(tǒng)。軟件通過攝像頭記錄下電腦主人的相貌特征。以后只有相貌特征符合的人才可以進入操作系統(tǒng)。如果有人未經你的許可就想使用你的電腦，軟件不僅會阻止他進入操作系統(tǒng)，而且還會拍下他的照片，你就可以知道那個人是誰了。 第一步:第一次運行軟件時先設置用戶名和密碼，以后若遇到軟件無法識別出主人的臉或者要臨時授權其他人使用電腦時，按下“Ctrl+Alt+Q”會調出密碼輸入窗口，正確填入用戶名和密碼就可以解除限制進入系統(tǒng)了。攝像頭當掃描儀 第二步:在“Settings”選項面板中，CameraSettings”選項用來選擇你的攝像頭“SecurityLevel”欄用來設置安全級別，其中“UserDetection”的意思是只有臉部特征完全吻合才能解除限制，“FaceDetection”意思是拍攝到人的臉部即可解除限制，“MovementDetection”意思是拍攝到有物體移動即可解除限制。未注冊版本只能使用“UserDetection”級別。“Warninglevel”欄是用來設置電腦在鎖定狀態(tài)下對電腦前的畫面記錄狀態(tài)。“Face&Movement”的意思是對拍攝到的所有移動物體和人像進行記錄“Face”的意思是只記錄拍攝到的人臉；“Movement”的意思是只有物體移動時才會記錄。“None”的意思是不進行任何記錄。選擇“FACE”選項即可。“SaveFrame”項用于指定單位時間內保存畫面的幀“Intervalseconds”項代表記錄的時間間隔拍照)，默認設置表示每5秒記錄一幀圖像?！癏otKey”中是加鎖的快捷鍵，“Waitmin”中的“10”則表示如果10分鐘內沒使用鍵盤鼠標則自動上鎖。 第三步:單擊“Training”選項，開始進行臉部特征識別。點擊“AddPicture”按鈕進行拍照。如果在早晨中午和晚上多拍攝幾張，會增加軟件在不同環(huán)境中識別主人的能力。如果“Calibrate”下的狀態(tài)條會顯示為綠色，說明識別成功，如果是空白說明識別失敗，紅色說明識別困難。對于空白和紅色兩種狀態(tài)時，可以試著調整一下“Calibrate”下方的滑塊，降低識別精度?！?”代表最高識別精度，識別速度最慢；“1”代表中等精度，適絕大多數(shù)用戶)；“2”代表最低精度，安全性最差但識別速度最快 第四步:在軟件主界面點擊“Setting”選項，選中“RunatstartupWindows”，使軟件隨系統(tǒng)同時啟動，防止別人用關機重啟的方式取消鎖定狀態(tài)。右鍵單擊任務欄VideoLock圖標，選擇“LockWorkstation”即可鎖住電腦，以WindowsXP為例系統(tǒng)會定到歡迎畫面上。當有人想操作電腦時，首先要被攝像頭拍照，然后通過和保存的臉部特征進行對比，若軟件識別正確就可進入系統(tǒng)了。如果識別不正確，就會重新返回歡迎畫面。 第五步:在軟件主界面的“ViewLogs”選項，可以查看軟件的使用記錄。在右側的窗口中會顯示每次記錄的時間，“EventType”共有四種狀態(tài):“Userdetected”說明識別正確并進入了系統(tǒng)；“Typepassword”說明是通過“Ctrl+Alt+Q”組合鍵輸入密碼正確后進入了系統(tǒng)“Warningface”說明識別不正確并阻止進入系統(tǒng)；“Invalidpassword”說明通過“Ctrl+Alt+Q”組合鍵輸入密碼不正確，被阻止進入系統(tǒng)。點擊任一項，在左側的預覽窗口中，就會顯示軟件通過攝像頭拍攝的畫面，并用黃色的框鎖定臉部。 5.攝像頭當掃描儀用攝像頭可以做簡單的文字識別掃描，效果雖然一般，但是用來應急或過過掃描的癮還是可以的。不過首先你必須安裝了MicrosoftOfficeXP/2003。 第一步:打開“開始”→“MicrosoftOffice”→“MicrosoftOffice工具”→“MicrosoftOfficeDocumentScanning”。如果你之前未安裝該組件，會提示你放入Office安裝盤來添加安裝該組件。 第二步打開后彈出“掃描新文檔”面板，選擇“黑白模式”，勾選“換頁提示”和“掃描后查看文件”兩項，然后點擊“掃描儀”按鈕，彈出“選擇掃描儀”對話框，選擇你安裝的攝像頭，勾選在掃描前顯示掃描儀驅動對話框”(這一步很重要，否則將不能正常使用攝像頭進行掃描)，點擊確定。 第三步:單擊“掃描”按鈕，這時會連續(xù)彈出三次“MSG_SET-ICAP_PIXELTYPE”提示板，全部點擊確定后，彈出“正在啟用掃描儀驅動程序”對話框，點擊確定。彈出面板，點擊“格式”按鈕，在“輸出大小”框中選擇640480分辨率(選擇攝像頭支持的最高分辨率)，這樣畫面會更清晰。然后點擊確定。將文稿平放到桌面，反復調整攝像頭的焦距和位置，使畫面達到最佳效果，點擊“捕獲”按鈕截取畫面，圖片會顯示在“圖例”框中。 第四步:在“圖例”框中選中一幅圖片，點擊“發(fā)送”按鈕，開始掃描圖片中的文字，掃描完成后會提示你是繼續(xù)掃描還是保存此次文字掃描的結果。點擊“完成”，開始對文本文檔自動執(zhí)行OCR光學字符識別，并自動打開MicrosoftOfficeDocumentImaging，在界面中就會看到從圖片中識別出的文字了。鼠標選取文字并用右鍵單擊，選擇“將文本發(fā)送到WORD”，程序會自動調出WORD程序來顯示被識別出的文字，最后對文本就行整理即可。 2.2剔除裝置的設計 2.2.1 氣缸的工作原理 單作用氣缸只有一腔可輸入壓縮空氣，實現(xiàn)一個方向運動。其活塞桿只能借助外力將其推回；通常借助于彈簧力，膜片張力，重力等。單作用氣缸的特點是： 1） 僅一端進（排）氣，結構簡單，耗氣量小一、單作用氣缸只有一腔可輸入壓縮空氣，實現(xiàn)一個方向運動。其活塞桿只能借助外力將其推回；通常借助于彈簧力，膜片張力，重力等。 2） 單作用氣缸的特點是： 1）僅一端進（排）氣，結構簡單，耗氣量小。 2）用彈簧力或膜片力等復位，壓縮空氣能量的一部分用于克服彈簧力或膜片張力，因而減小了活塞桿的輸力。 3）缸內安裝彈簧、膜片等，一般行程較短；與相同體積的雙作用氣缸相比，有效行程小一些。 4）氣缸復位彈簧、膜片的張力均隨變形大小變化，因而活塞桿的輸出力在行進過程中是變化的。由于以上特點，單作用活塞氣缸多用于短行程。其推力及運動速度均要求不高場合，如氣吊、定位和夾緊等裝置上。單作用柱塞缸則不然，可用在長行程、高載荷的場合。 1）雙活塞桿雙作用氣缸雙活塞桿氣缸有缸體固定和活塞桿固定兩種。缸體固定時，其所帶載荷（如工作臺）與氣缸兩活塞桿連成一體，壓縮空氣依次進入氣缸兩腔（一腔進氣另一腔排氣），活塞桿帶動工作臺左右運動，工作臺運動范圍等于其有效行程s的3。安裝所占空間大，一般用于小型設備上?；钊麠U固定時，為管路連接方便，活塞桿制成空心，缸體與載荷（工作臺）連成一體，縮空氣從空心活塞桿的左端或右端進入氣缸兩腔，使缸體帶動工作臺向左或向左運動，工作臺的運動范圍為其有效行程s的2倍。適用于中、大型設備 2.2.2氣缸的設計計算 氣缸直徑的設計計算需根據(jù)其負載大小、運行速度和系統(tǒng)工作壓力來決定。首先，根據(jù)氣缸安裝及驅動負載的實際工況，分析計算出氣缸軸向實際負載F，再由氣缸平均運行速度來選定氣缸的負載率q，初步選定氣缸工作壓力（一般為0.4 MPa～0.6 MPa），再由 F／q，計算出氣缸理論出力Ft，最后計算出缸徑及桿徑，并按標準圓整得到實際所需的缸徑和桿徑。 氣缸推動滑片來實現(xiàn)滑片零件的分離。已知工件等運動件質量為 m＝30g，工件與輸送帶之間的摩擦系數(shù)m ＝0.25，氣缸行程 s為 30 mm，經1.5 s時間滑片運動到指定的區(qū)域，系統(tǒng)工作壓力p = 0.4 MPa，試選定氣缸直徑。 解：氣缸實際軸向負載 ; 氣缸平均速度； 選定負載率q ＝0.5 則氣缸理論輸出力 按標準選定氣缸缸徑為25mm； 2.3伺服電機的設計計算 已知整個結構中，伺服電機所受到的負載來自滑片的重量以及刮板等的重力，在這里，我們取總重量為10Kg，刮板移動的速度為1~2r/min。即： 根據(jù)本次設計由于為了該機構的方便使用，我們選擇交流伺服電機驅動刮板移動，交流伺服電機的型號是92BL-A類型的。具體的電機設計計算如下： 1）交流伺服電機設計計算 1、確定運行時間 本次設計加速時間 負載速度（m/min） 有速度可知每秒移動50mm， 2.電機轉速 3.負載轉矩 式中： TL為伺服電機的額定轉矩； 為摩擦系數(shù); PB為伺服電機的機械效率; 4.負載慣量 左右水平運動 伺服電機的負載慣量為： 總慣量為： 5.電機轉矩 啟動轉矩 必須轉矩； S為安全系數(shù)，這里取1.0 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用交流伺服電機型號為92BL-A，采用交流電源驅動，根據(jù)電機的特性曲線以及參數(shù)表如下： 根據(jù)計算和特性曲線以及電機基本參數(shù)表，我們選用交流伺服電機的具體型號為92BL-4030H1-LK-B，電機額定功率為0.4KW，額定轉矩為1.3N.m，最大轉矩為2.6N.m，額定轉速為 3000r/min。電機大致圖如下： 外形尺寸92x92x86，電機輸出軸徑為14mm。 2.4同步輪傳動的設計計算 1)傳動名義功率P_=0.18kW (2)主動輪轉速n1=1500r／min，從動輪 =350r／min (3)中心距a=55mm左右 (4)工作情況， 24小時運轉． 求設計功率P=K0 Pm=0.32= 0.6Kw，式中Ko為載荷修正系數(shù) 由設計功率0.6Kw 和n =1500r／min，由查得帶的型號為XL型，對應節(jié)距P =5.08mm （1）選擇小帶輪齒數(shù) 由小帶輪轉速n=1500r/min，L型帶，查表得小帶輪最小許用齒數(shù) Z1=12，則大帶輪齒數(shù) Z2= i Z1，其中i= n1／n2=1500／350=4.286； Z2=4．28612=51取標準帶輪齒敦=50； （2）確定帶輪節(jié)圓直徑 dI==Pb Z1/π=19.414mm； d2= Pb Z2/π=80.9mm； （3）確定同步帶的節(jié)線長度L， L= 2acosψ +π(d2+d1 )／2+πψ( d2-d1)／180； 式中：ψ =sin-1 (d2-d1)/2a =0．218；12．6 (以a=100mm代入) 則L =54.54 ；選擇最接近計算值的標準節(jié)線長(見表4)L=55.20mm； （4）計算同步帶齒數(shù)z Zb=Lp/Pb=55.20/5.08=11; （5）傳動中心距n的計算 a=Pb( Z2-Z1)／2zcosθ 式中： inV =3.14l6 inVθ=tgθ-θ用逐步逼近法計算，θ=1.351(弧度)代入上式得出a=102.45與精確計算結果相似。 最后測量裝置同步帶選用XL型同步帶P=5.08m； ZB=11，L=5520ram b=9.5mm； 同步帶輪： Z1=11，Z2=50，dI==Pb Z1/π=19.4146mm d2= Pb*Z2/π=80.9mm； 2.5直線導軌的選型計算 導軌主要根據(jù)導軌副之間的摩擦情況，導軌分為： （1）滑動導軌 兩導軌之間為滑動摩擦。結構簡單，制造方便，剛度好，抗振性高，是機床上最廣泛采用的。 特點：導向精度高，不會出現(xiàn)間隙，能自動補償磨損。一般選取三角形頂角γ=90,重型機械采用大頂角γ=110～120。當水平力大于垂直力，V形導軌兩側受力不均勻時，采用不對稱V形導軌。直線導軌和圓導軌均可采用 　　承載能力大，制造方便。必須留有側向間隙。不能補償磨損。用鑲條調整時，會降低導向精度。 需注意導軌的保護。直線導軌和圓導軌均可采用 尺寸緊湊，適用于要求高度小﹑導軌層數(shù)多的場合?？蓸嫵砷]式導軌。用一根鑲條可以調整各面的間隙。剛度比平面導軌小。制造簡單，彎曲剛度小，主要用于受軸向載荷的導軌。適用于同時作直線和旋轉運動的場合。 （2）滾動導軌 滾動直線導軌副是由導軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成。當導軌與滑塊作相對運動時，鋼球就沿著導軌上的經過淬硬和精密磨削加工而成的四條滾道滾動，在滑塊端部鋼球又通過返向裝置（返向器）進入返向孔后再 進入滾道，鋼球就這樣周而復始地進行滾動運動。返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進入滑塊內部。 特點： 滾動直線導軌副是在滑塊與導軌之間放入適當?shù)匿撉颍够瑝K與導軌之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，大大降低二者之