摘 要:乒乓球运动是一项广泛流行于我国的体育运动。乒乓球硬度测测量目前大多采用人工的方法进行，由于受到操作误差的影响，指标的检测精度不高，对产品进行自动测量，提高测量精度成为了厂家迫切需要解决的问题。本课题主要针对乒乓球的硬度展开测量。首先，对乒乓球的总体方案进行分析和确定，一共有2套方案：底部加载方案和顶部加载方案。将2套方案细分为加载系统、测量系统和翻转系统三大系统，分别对其进行分析并最终确定最后的方案。然后对加载系统、测量系统和翻转系统进行具体的分析与设计。加载系统利用的是力矩电机起吊重物的原理，用电机通过尼龙线绕过定滑轮将5KG重物悬架在空中，重物上打有两个导向杆孔，用于保证重物的垂直起落。用大扭矩步进电机可以给定固定行程，首先给定一个固定行程，保证在乒乓球上端面跟测量基准圆盘下平面接触且重物块未压在乒乓球上，电机保持扭矩停转，待零点测量完毕后，再给定电机一个固定行程，保证重物完全压在乒乓球上，电机保持扭矩停转，完成加载。测量系统是在电机保持扭矩停转的时候，安装在底座上的激光传感器发出信号，经测量基准圆盘下平面返回后采集信号，多次测量取平均值。将零点平均值以及加载后平均值两个值相减求出相对值即为乒乓球硬度。翻转系统则是采用真空发生器吸住乒乓球的方法。真空发生器通过联轴器与电机连接在一起，然后在电机驱动下，真空发生器带着乒乓球旋转180度和45度，即可顺利完成乒乓球南北极点以及腰线硬度的测量。最后将三大系统整合，对关键零件进行校核，确认其合理性。

关键词：乒乓球；步进电机；硬度测量；翻转系统

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 科学依据与研究现状-1

1.2 技术路线与可行性分析-1

1.3 研究内容-2

1.4 论文章节安排-2

第2章 总体方案设计-5

2.1 底部加载方案-5

2.1.1 加载系统-5

2.1.2 测量系统-8

2.1.3 翻转系统-9

2.2 顶部加载方案-10

2.2.1 加载系统-11

2.2.2 测量系统-11

2.2.3 翻转系统-11

2.3 章节小结-11

第3章 加载系统的设计-13

3.1 重物块及其组件的设计-13

3.1.1 重物块及其组件介绍-13

3.1.2 测量基准圆盘材料选择-13

3.2 中间环节的设计-14

3.2.1 中间环节零件介绍-14

3.2.2 轴承的选用-15

3.2.3 尼龙线的选用-16

3.3 电机选用以及相应组件的设计-16

3.3.1 电机的安装介绍-16

3.3.2 电机的选用-17

3.4 本章小结-22

第4章 测量系统的设计-23

4.1 激光传感器-23

4.1.1 激光传感器介绍-23

4.1.2 激光传感器的选用与安装-24

4.2 本章小结-28

第5章 翻转系统的设计-29

5.1 真空发生器原理-29

5.2 电机的选用以及与真空发生器的安装-30

5.2.1 电机的选用-30

5.2.2 步进电机与真空发生器的安装-32

5.3 本章小结-33

第6章 三大系统整合以及校核-35

6.1 三大系统整合-35

6.1.1 整合说明-35

6.1.2 驱动电机的控制-37

6.1.3 激光传感器的控制-38

6.2 关键零部件校核-38

6.2.1 6000轴承的校核-38

6.2.2 驱动电机110BYGH9455的校核-38

6.3 连接杆和导向杆的技术要求-40

6.3.1 连接杆技术要求-40

6.3.2 导向杆的技术要求-40

6.4 本章小结-40

第7章 结论与展望-41

7.1结论-41

7.2不足之处及未来展望-42

参考文献-45

致  谢-46