毕业设计（论文）开题报告

备注：1、题目类型分为： 理论研究、应用研究、设计开发和其它。

2、题目难度分为： A、B、C、D四个等级。

3、综合训练程度分为： A、B、C三个等级。

第二篇：毕业设计开题报告

理工学院

毕业设计开题报告

题  目：      自动绒毛率测试仪设计开发     

学生姓名：    刘通      学 号： 11L0551188

专    业：    机械设计制造及其自动化       

指导教师：        杨雪（讲师）             

2015 年 4 月 17 日

1.          文献综述

1.1课题背景及意义

1.1.1概述

衣是人类生活的必须品，我国纺织发展源远流长，其技术演进和质量发展在世届纺织界上占有十分重要的位置^[1]。随着人类的进步和社会的发展，人们对纺织品的要求小仅是简单的功能性，而且更加注重其女全卫生、绿色环保、天然生态。在人们崇尚自然、绿色消费的今天，纺织品的女全性问题越来越引起人们的关注和重视，纺织品对人体是否存在危害的问题已成为人们除药品和食品外又一重点关注的领域。

纺织品即指以天然纤维和化学纤维为原料，经纺、织、染等加工工艺或再缝制、复介等工艺而制成的产品。包括衣着用纺织品、装饰用纺织品、产业用纺织品。

衣着用纺织品包括：（1）各种服装；（2）制作服装用的各种纺织品而料；（3）里料、垫料、填充料、装饰线、缝纫线等纺织辅料。

装饰用纺织品包括：（1）室内用品--帷幔(窗帘、门帘）、餐用纺织品(餐巾、餐桌布）、家具用纺织品(布艺沙发、家具套）、室内装饰物(床饰、地毯）；（2）床上用品(床罩、被罩、枕套、枕巾等）；（3）户外用品(帐篷、幽伞等）。

产业用纺织品包括土工布、医疗卫生用品(医用日罩、医用脱脂纱布、医用脱脂棉）、妇婴保健用品、劳保用品(手套、矿工服）等。

纺织品质量性能主要指标有：

1.粘和衬部位剥离强度：西服、大衣、衬衣类产品中，而料覆有一层无纺粘介衬或有纺粘介衬，使而料具有相应的平挺度和回弹性，同时使消费者在穿着过程中小易变形、走样，起到一件服装的“骨架”作用。同时对有粘介衬部位，也需要维持穿用洗涤后仍保持它的粘介衬与而料的粘介力。

2.起球：起球是指织物经摩擦后起球的程度。织物起球后外观明显变差，自接影响美观。

3.纤维含量：表示纺织品所含的纤维成分和数量。纤维含量是指导消费者购买产品的重要参考信息和决定产品价值的重要因素之一，有的故意以次充好，以假乱真，有的胡乱标示，混淆概念，欺骗消费者。

4.耐磨性：是指织物抵抗磨损的程度，磨损是织物损坏的一个主要方而，它自接影响织物的耐用性^[2]。

5.绒毛率：是指织物表面一层几微米长的绒毛表层中绒毛含量。

在纺织品坯布加工过程中，坯布绒毛率是反映布面质量的重要指标，绒毛率的高低直接关系到产品的质量、档次、生产效率以及后续加工的顺利进行。因次为了保证纺织品质量，需要对纺织品进行绒毛率检测。

1.1.2研究的目的和意义

绒毛率是普遍存在于每件纺织品中的。在纺织品坯布加工过程中，坯布绒毛率是反映布面质量的重要指标，绒毛率的高低直接关系到产品的质量、档次、生产效率以及后续加工的顺利进行。为了保证纺织品的质量，人们通过测量纺织品表面的绒毛率鉴定纺织品。因为绒毛只有几微米的长度十分细小，无法用一般的测量仪器鉴定，因此“自动绒毛率测试仪机械设计开发”课题的提出主要是希望设计一种机械装置，完成布面的自动装夹、张紧、移动、定位功能以及仪器外观设计；再配合CCD机器视觉系统，完成布面绒毛率快速、精确、客观测定的任务。

通过自动绒毛率测试仪对纺织品的检测，能够更好的确定纺织品质量的好坏，从而也能够让人们拥有更高质量的纺织品。

  1.2 国内外研究现状

1.2.1国内研究

机器视觉或计算机视觉指釆用非接触式的光学传感器对一个物体或场景进行成像，并对该图像进行分析以获取该物体或场景的信息^[3]。机器视觉的主要目的通过视觉传感器所获得的信息，让计算机去理解周围环境。其通常需要采用低层的图像处理方法去增强图像的质量并用高层的模式识别与图像分析方法去认知存在于图像中的特征。对于机器视觉的研究已经有近50年的历史，然而在过去的20年中，由于成像技术与计算机技术的高速发展，机器视觉技术也有了长足的进歩。机器视觉技术的应用对象也变得多种多样，如产品的视觉检测、车辆的自动导航、文档的自动翻译、身份验证、指纹识别、人脸识别以及遥感图像分析等^[4]。

产品的视觉检测是机器视觉的一个重要应用领域，在该领域已经有了许多成功的应用范例。

机器视觉检测技术具有非接触、在线实时、速度快、精度合适、现场抗干扰能力强等优点，能实现机械产品的零废品生产的目标，适应了现代制造业的进步和发展要求，在实际中显示出了广阔的应用前景。

用于机械制造行业的机器视觉检测系统是基于CCD（Charge Coupled Device S）的视觉检测系统，CCD用于尺寸测量的技术是非常有效的非接触检测技术，被广泛地应用于各种加工件的在线检测和高精度、高速度的检测技术领域。

近年来，国内在CCD视觉检测方面的应用研究成果显著，如清华大学与北京机床研究所联合研制的一种可用于工业现场的发动机连杆尺寸与错位量检测的机器视觉检测系统，采用面阵CCD获取连杆轮廓尺寸信息；天津大学采用CCD线阵器件作为测量传感器，用于在线测量透明玻璃管的外径和壁厚^[5]；以线阵CCD为核心的玻璃管尺寸测量控制仪，以对玻璃管外径及壁厚尺寸进行实时监测，并根据测试结果对生产过程进行控制，以便提高产品的合格率；利用二个线阵CCD实现高精度二维位置测量^[6]；利用线阵CDC的拼接技术进行尺寸测量^[7]；CCD还应用于诸如钢铁、制造等工业部门的实时动态和静态尺寸和位置等检测。

目前，在视觉检测中利用亚像素技术可以将表面尺寸的测量精度控制在1-5um之间，利用基于自动聚焦技术进行的高度测量精度可以控制在10-20um之间^[8]。

1.2.2国外研究

    国外在CCD视觉检测方面应用较早，如日本的佐岛隆生用CCD摄象机检测钻头的主偏角、前角、后角等角度，然后和手工测量及显微镜测量的结果相比较，精度较高，可以达到10^-2度，并且速度快，方便易用^[9-10]；巴西学者将CCD视觉检测系统用于研究刚体的运动^[11]；美国学者将CCD应用于高精度机械位移与应变测量系统^[12]；日本的Mitsubishi电气公司和Tonen公司联合研制的管内壁视觉检测系统可检测管内壁的腐蚀和异物沉淀情况，其分辨率可达正负0.l mm，检查速度可达30mm/S^[13]。

机器视觉检测技术在机械制造行业中的应用在国外起步比较早，己有不少成熟的产品问世；在国内的应用才起步，更多的领域还需我们拓展。

2.          课题主要内容及问题和拟采用的研究手段及途径：

2.1课题主要内容及问题

2.1.1主要内容

2.1.1.1 装置总体结构

自动绒毛率测试仪是基于机器视觉及图像处理的纺布绒毛率测试仪器。考虑其工作环境、占地等情况，自动绒毛率测试仪属于轻型、小型自动化设备，结构简单紧凑总体尺寸不宜过大。因此作为被检测的布匹尺寸也应该比较小，同时也应该考虑到布匹的厚度问题。其工作原理是通过对布面的自动装夹、张紧、移动、定位，再配合CCD机器视觉系统，完成布面绒毛率快速、精确、客观测定的任务。因此测试仪主要由CCD视觉系统、X-Y-Z三维移动工作台、自动装夹装置、张紧装置、传送装置和精准定位装置组成。

   （1）三维移动工作台

    工作台作为所有装置的支撑，同时将CCD视觉体统安装在工作台的Y向工作   台上，通过控制系统的操控，视觉系统可以在空间任意移动。考虑到CCD视觉系统有许多线路连接，频繁的移动可能导致检测系统的损坏，因此考虑将CCD视觉系统固定在Y坐标轴上不动，通过移动其他装置来检测绒毛率。                           

   （2）自动装夹装置

    自动装夹装置是将测试胚布放在传送装置上，装夹装置自动将胚布夹住，并伴随传送装置一起移动。装夹装置可以采用液压夹紧装置或者机械夹紧装置。

   （3）张紧装置

    张紧装置是通过压力传感器检测被测的布条的张紧程度，目的是将胚布拉紧平铺在传送装置上，便于检测。

   （4）定位装置

    被测胚布需要通过CCD视觉系统拍照测试，每一块胚布需要被测试三组数据，因此就需要有精准的定位，而定位装置就是通过传感器将胚布定位到需要的位置进行测试。

   （5）传送装置

    传送装置是带动被测胚布移动，达到检测的目的。传送装置常用的有皮带传送，链板传动等，考虑到检测部位的刀口只有0.3mm左右，采用皮带传送。

2.1.1.2 方案论证

方案一：设计一个三维工作台，工作台可以在Y方向自由移动，将CCD视觉检测系统安装在三位移动工作台的Z轴上，这样就可以通过移动检测系统检测被测胚布同一直线上不同位置的绒毛率。如下图（1）

图1 三位移动工作台

设计绒毛率测试仪的传送装置，初步设计成皮带传动，如下图（2）将两个夹紧装置安装在传送带上，随着皮带的转动带动被测胚布的移动。CCD检测器在右侧的小传送轮处测量绒毛率。两个夹紧装置设计成机械加紧，利用杠杆原理通过弹簧夹紧。在位置1和2处安装两个拨片，当夹紧装置转动到这两个位置碰到拨片分别夹紧和张开。传送带电机的转动通过PLC控制系统控制。

根据打印机的自动进纸装置，初步设计成自动进布装置。

图2 传送装置

方案二：支撑CCD监测仪的工作台是固定不动的，布匹传送装置的底座设计成可以左右移动的底座，如下简图（3），这样在纵向被测的同时，由于底座的左右移动，可以同时检测同一直线上不同位置的绒毛率。

而传送装置和方案一的传送装置设计思路相同。

图3 可移动传送装置

通过两个方案的对比，方案一中由于CCD监测仪连接许多线路，经常左右移动会造成检测仪的损坏，而方案二因为是传送装置的左右移动，不会影响CCD检测仪。综合以上因素选择方案二作为设计方案。

2.1.1.3 各装置的选型计算

    （1）三维工作台及传送装置的电机选型；

    （2）设计性能参数的确定；

    （3）主要几何参数的确定；

2.1.1.4 总体结构的三维设计与仿真

包括工作台，及各个装置的静态装配及动态装配，以及总体装置的静态装配及动态装配，并实现运动仿真来观察效果。

2.1.2 问题难点

1)  学习并掌握三维造型、投影、装配、渲染等技术，学习相关运动仿真等技术。

2)  明白各装置的结构及工作原理，理解各装置的工作方式。

3)  制定仪器及装置总体方案、外观设计。

4)  完成机器所有三维零部件结构设计，利用软件进行三维装配，完成爆炸图。

5)  完成运动仿真。

  2.2课题研究方法及技术途径

2.2.1研究方法

文献分析法、文本细读法、比较法、综合分析法、计算分析法、三维制图法等。

2.2.2 技术途径

1）查看相关文献，阅读相关书籍，初步学习关于三维工作台及各个装置的知识，并根据实际初步确定总体结构的相关参数；

2）查看相关文献，了解仪器的组成、各部件的作用以及总体结构的工作原理，

3）根据确定的参数，设计三维工作台的尺寸，各个装置的形状，大小和安装位置并进行验算，检验方案是否可行可靠；

4）利用P-roe软件进行制图作业，做出三位工作台，夹紧装置，张紧装置，传送装置等部件，将这些部件进行静态装配，确定尺寸的标准性，然后进行动态装配并进行仿真，保证结构可以正常工作；

    5）整理所有文献及相关资料，复习设计、计算过程，整理语言，按照毕业论文格式及要求，撰写毕业设计说明书，内附详细计算过程、设计过程，相关步骤及仿真工作状况，整理所有毕业设计相关材料，准备提交。

  2.3实施计划

3月09日—3月10日      熟悉课题，搜集毕业设计课题相关资料。

                         阅读相关文献和资料，参加实习，构思设计方案。

3月11日—4月10日      翻译外文资料、撰写开题报告，开题。

4月11日—4月30日      所有三维零部件结构设计，三维装配、爆炸。

5月01日—5月30日      完成总装图、运动仿真等。

6月01日—6月15日      编写设计说明书。

6月15日—6月17日      毕业答辩。

6月18日                 整理提交设计资料。

参考文献

1   赵文斌，纺织质量发展.中国标准导报，2011，（06）

2   胡玉真，加强纺织品安全性能检测的重要性.专论.聚焦，2010，（11）

3   White K W， Reynold R J. The fundamentals of machine vision tutorial[C]. Robots12/Vision 88 Conference， 1988， 4： 101-105.

4   Davies E R. Machine vision： theory， algorithm， practicalities， 2nd ed[M]. San Diego： Acdemic Press， 1997.

5   陈兴梧 陈本智，透明玻璃管的在线测量，计量技术，1996，N.08：4-—8

6   董文武，一种使用线阵CCD实现高精度二维位置测量的方法，光学技术，1998，(5)：42—45

7   王庆有，采用CCD拼接技术的外径测量研究，光电工程，1997，(5）：63—66

8   朱铮涛 黎绍发，基于机器视觉的零件表面粗糙度测量，现代制造工程，2002(8)：46一47

9   佐岛隆生，卜丫儿。自动形状测定忆关寸石研究，1994年度精密工学会春季大会学术讲演会讲演论文集

10  乐兑谦，金属切削机床，机械工业出版社，1984

11  Erie P. Krotkov， Visual Hyperacuity： Representation and Computation of High Precision Position Information ，COMPUTER VISION，GRAPHICS，AND IMAGE PROCESSING，1986，33：99一115

12  S.Sirkis，T.J.Lim，Displacement and Strain Measurement with automated Grid Methods，Experimented Mechanics，December 1991：382—388

13  Takahiko Inari， Kazuo Takashimae.t.c，optical inspection system for the inner surface of a pipe using detection of circular images projected by a laser source， Measurment， 13(1994）：99一106