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2.1 设计计划
假设对一根材质45#，表面均匀且长150mm，直径50mm，质量约为2KG的圆柱形钢材做表面裂纹检测。裂纹的种类非为点、线、块三种，且三种裂纹通过人眼较易识别。
先对棒料进行有色涂料浸泡（选择红或者黑墨水，且容易洗去），浸泡1-2min。然后洗去其表面涂料，而有裂纹的钢材涂料已经渗入，无法洗去。
在滚动台上，滚动履带负载速度2m/min，距离钢材入口处5m，设置一个类似于大齿轮的圆盘装置，由一个电机控制，每旋转90°停一次，圆盘外围各设计4个顶针装置，相隔90°。将钢材通过传输带运送至圆盘装置附近停下，顶针装置启动，夹紧钢材固定，旋转一次，履带启动，下一个钢材到，停止，夹紧，旋转。第一个钢材此时达到最高点，其顶针装置上方20cm处安置一个摄像头，圆盘顶端固定了一个小电机用于控制每次达到顶端时，顶针装置转动，设置旋转8次，每次45°拍一张照，传输到上位机端进行识别钢材有无裂纹，设置拍照、图像处理、给出固定的反馈时间，一旦超出时限，视为无法判断。因此下位机收到三种信号：有，无，无法判断。按类分别传输到不同的履带轨道上。
完成一批钢材的检测，上位机能够得出合格品，次品，无法判断产品的件数等数据，使用户可以通过数据库随时查询情况。
对于上位机进行图像处理的算法，选择颜色识别的算法。
2.2 设计总思路框架模型
摄像头将采集到的信号传输到PC上，由PC机图像处理钢料表面是否有裂纹，在主机屏幕上显示信息：零件名，件数，合格，不合格数等等。这些信息皆是由数据库进行管理。其他都可以进行拓展。如图2.1所示。
图2.1 总设计图（上位机）
浸泡过的钢料进过传动带带动前行，行至圆盘顶针附近，触碰到传动带开关按钮，传动带停止，圆盘边缘的顶针将钢料顶针夹起，圆盘主轴转动，转90°，停在摄像头正上方，顶针装置上的小电机启动，让钢料旋转45°，旋转8次。途中如果有裂纹信号，将钢料直接滚落到落料区1；无信号，主轴继续旋转90°，将料放入落料区2 。传动带启动，又将钢料输送到按钮处，周次往返。如图2.2所示。
图2.2 总设计工作图（下位机）
我所涉及针对的钢料类型，主要是肉眼可以明确观察到的，如小块凹陷，线，点等。如图2.3所示。
图2.3 裂纹类型
本论文我所设计的电机的部分功能主要是圆盘上的功能。实现启动，主轴电机旋转90°，停下，顶针电机开始运动，每转45°停2s左右，转一周。紧接着主轴电机再次转动90°，循环重复。装置如图2.4所示。
图2.4 圆盘装置简易示意图
2.3 工作流程
下图2.5所示是本设计的装置的主要流程：
图2.5 工作流程图
下图2.6是圆盘操作里的操作步骤。
图2.6 圆盘操作步骤
2.4 本设计负责的部分电机模块
本设计模块主要运用于上文介绍的圆盘之上，实现文中介绍的部分功能。本设计将分析步进电机的工作原理及驱动方式。然后使用单片机用软件方式配合驱动芯片和其他电路元件驱动步进电机，通过C语言编程，实现对两个步进电机的控制，并用发光二极管显示哪一个电机正在工作，使其平滑运行，通过对步进电机的工作方式进行个性化的制作，来以此提高对步进电机的认识。中间对可能发生的问题进行论述，并提出解决方法。最后对所完成的C语言程序和电路图进行分析与总结。
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