卡簧属于紧固件的一种,供装在轴槽或孔槽中,起着阻止轴上或孔上的零件轴向运动的作用。作为一种量大面广的基础机械零件,它几乎覆盖国民经济的各个领域。由于使用环境、场合、功能各异,卡簧的形状和大小差别悬殊,品种繁杂。应用在汽车领域的汽车卡簧,是一种产量大又需要逐片检测的精细化工业产品。其内径、开口尺寸等关键参数,对轴承等轴上零件的紧固效果有着重要的影响。但是,目前仍以人工检测为主。人工检测的方式存在着精度差、效率低等问题,与卡簧的快速加工生产高度不匹配。另外,由于一对一装配的需求,采用人工方式实现打包计数不仅对操作工的视力有一定程度的不良影响,而且还将会引入极大的人为误差。综上所述,急需一种自动化检测设备弥补这方面的空白。本课题来源于长城汽车指定供货商委托研发的汽车卡簧自动检测分选机项目。本课题旨在研发一种能应用于工业现场对卡簧关键尺寸进行评价进而保证质量的自动化设备。虽然此前没有任何院所尝试这方面的研究,但以课题组和目前一些已用于工业现场的成功先例为参考,可以得到很多启发。在这样的背景下,本文的主要工作如下:1.研制新型汽车卡簧全自动检测分选仪,确定总体方案。提出了由供料环节、检测环节、传动环节和分选环节四部分组成的分选系统。供料部分设计为三个电磁振动给料器,分别为储料器、圆形振动给料器、直线振动给料器,彼此串联构成三级接力送料,解决了卡簧储存、整序、钩挂及上料的问题。对几何特征具有一定特殊性的小尺寸薄型汽车卡簧,其内径、开口尺寸和环宽等关键几何尺寸,提出了基于光学镜头和单相机的二维数字图像算法的检测方案。在传动机构中,本设计提出了一种具有原创新颖性、一定通用性的视觉测量仪用多工位工作台。配合特殊的气动驱动系统,很好地解决了包括检测精度、效率、多规格在内的设计要求。对高速喷射气流的工件响应特性进行了实验分析,并对其在分选装置的应用进行了总结。2.完成分选仪控制系统设计。由于在机械结构及其驱动方式设计时,优化控制对象的控制方式,极大地降低了系统复杂度。所以采用数据采集卡作为工控机和执行元件的通信接口。设计了接口驱动电路解决数据采集卡的驱动能力的问题。设计了电气控制板,提供各种电气元件所需的环境。3.进行精度评定实验和综合参数评定实验,评估系统的各项指标。根据实验数据分析了影响测量精度的各种因素。4.开展了基于FPGA技术的数字图像采集系统的研究。为加速图像算法和后续分选设备的简洁化、嵌入式化、高性价比等目标提出了解决方案。设计基于FPGA的图像采集系统验证其在汽车卡簧全自动检测仪中应用的可行性。并对此方法中的关键技术进行了介绍,为进一步使其应用与汽车卡簧自动检测仪奠定了基础。