1.3.2 网络技术
轴承属精密产品，加工过程中有严格的工艺、检测方法和质量检测记录。我国目前在轴承加工企业普遍贯彻了ISO 9000系列质量管理体系，其中对质量管理、检测方法、特别是检测记录有严格的要求。将检测结果全部按时间记录存档是最基本的要求，而国内的大部分企业在这方面由检查员将检测结果记录存档，而人工记录数据易产生差错；因记录数据及存档工作量大，检查员一般只是将抽检的数据存档；做一些工艺分析、统计分析、质量分析等复杂运算很困难。如何更有效地利用现有的机械式仪器，并在此基础上改善人为因素对产品检测带来的影响，实现集中监测和分析是实现系统质量管理，与国外先进测量技术接轨必然要逾越的阶段。
随着科学技术的进步，轴承行业对全自动加工机床、轴承生产自动线及装配线的广泛使用，使轴承加工质量和效率大大地提高，从而对检测技术、质量管理和统计工作等方面提出了更高的要求。需要改变目前落后的检测方式，同时做到质量记录无纸化，实现企业加工过程自动化和计算机网络化管理，轴承企业的质量管理者随时可得到企业产品的检测结果和统计分析结果。网络化检测技术的应用将使国内轴承企业在质量管理方面迈上一个新台阶。
1.3.3虚拟仪器与智能仪器
虚拟仪器的出现是计算机技术发展的结果,同时也是用户对仪器品种、功能、精度、测试速度、实时性、友好性、复杂运算、可存储性等苛求的结果，是测试技术领域的一大突破。
虚拟仪器因其无比的优越性迅速占领了市场,测试功能设计方面的可自由扩充性、兼容性以及低廉的成本大大缩短了开发周期。从虚拟仪器概念的提出到产品大量而快速的普及也仅仅是十几年时间,而测试功能的多样性、准确度却达到了前所未有的程度,从而节约了大量的人力和物力去进行更深层次的研发。虚拟仪器就是在通用计算机上加上一组实现特定功能的软硬件,从而达到甚至超过几台传统仪器应有的效果和功能,且改变了传统仪器不能很好相互兼容的缺点。
智能仪器属于虚拟仪器的范畴，是利用了传统计算机硬件固有的高速运算和存
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储能力，以及能进行复杂运算的特征，并利用已有的高效的程序设计平台，结合需要开发的特定领域，开发出一系列实现特定功能的软硬件和接口。这种特定的软硬件系统联上传统的计算机软硬件平台，就是一套完善的智能测试仪器。目前这种技术的应用正迅速普及到行业检测的各个领域。
总的来说，轴承自动检测朝着高精度、网络化和虚拟仪器技术及智能仪器的应用三个方面发展。
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2 总体方案设计
2.1 方案设计的预期目标
2.1.1 系统设计要求和技术指标
测量的轴承型号为N307，其外圈外径为80mm，合格范围为79.985-80.000mm。以下是方案设计所要达到的设计要求和技术指标：
（1）实现轴承的自动送料、下料，送料到达测量位置的误差限制在2mm内； （2）实现一个方向的外径的自动测量，误差在±1um内；
（3）通过LABVIEW虚拟仪器软件，输出被测轴承外径，并判断是否合格。
2.1.2 系统的功能分析
（1）机械系统功能分析：
1轴承送料：自动实现把轴承从上一工位送到外径检测位置； ○
2外径测量：通过高精度电感传感器组成的测量系统和气动技术实现轴承外径○
的自动测量。
（2）测控系统功能分析：
1信号获取及信号调理：信号获取及调理是检测系统最重要的功能，利用接触○
式电感位移传感器测量被测轴承外圈外径，信号经电感测微仪调理后送入数据采集卡。
2数据分析处理：工控机通过采集卡获得轴承外圈外径的测量数据，并进行分○
析处理，得到被测轴承外圈外径值。
3数据显示及储存：实时显示工控机处理的结果和测量系统检测状态；按要求○
保存检测结果，供工艺系统统计分析。
4数据交换功能：联系工控机和PLC。PLC发送采样通知信号，通知工控机进行○
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采样；工控机将处理结果（合格或不合格）保存，待下一工位（分选机构）使用。
5自动控制功能：编写PLC的程序，根据系统的状态由PLC控制系统的动作，○
完成被测轴承外径检测。
2.2 轴承外径测量系统的结构及设计原理
轴承外径测量仪的测量精度主要取决于传感器的精度、轴承外圈的机械定位精度以及电路上的干扰等多个方面。轴承外径在线测量系统测量误差的分析与研究是非常重要的，它在很大程度上决定测量系统的整体方案和测量性能。本次设计所用的测量方法是三点法（V型块法），如图2.1.a所示。此方法由于传感器定位容易偏离V型块中心线，造成一定的测量误差，方案里对V型块法做了一些改进，为了减少传感器与V块中心线的偏差，在传感器一侧加了一块测量板，用面与圆接触，如图2.1.b所示。
a 常见的外径测量三点法 b 改进后的外径测量三点法
图2.1 外径测量三点法
设V块的夹角为2α，传感器在外径值为D0的标准外径校准规上标定为0，则测量的外径值为：
D=D0+
2msinα
（2.1） sinα+1
其中，D为测量的外径值，m为传感器的位移测量值。
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2.3 轴承外径自动检测系统功能的实现
图2.2是轴承外径自动测量系统的原理图。它由送料机构、测量机构和测控系统组成。首先，通过汽缸推动完成送料动作，送料完毕后，测量机构的气缸推动传感器进行测量，信号经过放大、A/D转换后送到工控机，PLC控制电磁阀以完成气缸的一系列动作，并负责给工控机发送信号，告诉工控机开始采集信号。
放大 送料气缸
传感器
测量板 定位V块
A/D转换 工控机 电磁阀 PLC
图2.2 轴承外径自动检测系统原理图
针对检测系统的设计要求和对系统的功能分析，本课题设计的轴承外圈外径测量系统需要完成对轴承外径的信号采集、数据处理、结果的显示和存储，以及实现自动控制，上述功能主要由机械系统和测控系统来完成，其中测控系统包括外径测量系统和工序控制系统两个组成部分，如图2.3所示。
图2.3 轴承外径自动检测系统结构图
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