0731-84284278
球銷類零件自動(dòng)化無損檢測系統(tǒng)
2013-08-15
機(jī)構(gòu)動(dòng)作產(chǎn)生的各種開關(guān)信號(hào)被傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)，由MCS-51單片機(jī)進(jìn)行處理，以直接控制機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作，或通過對電磁閥的控制，用氣缸來驅(qū)動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)。由采樣卡對輸入探傷儀的表面波探頭接收到的反射回波進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)被輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的上位機(jī)，對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過檢查是否有缺陷回波來判別球銷合格與否，再由MCS-51單片機(jī)依據(jù)該結(jié)果來控制機(jī)械機(jī)構(gòu)的篩選器，對不合格產(chǎn)品進(jìn)行剔除。
2系統(tǒng)機(jī)械執(zhí)行部分
檢測系統(tǒng)的機(jī)械執(zhí)行部分由供料機(jī)構(gòu)、探頭擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、球銷轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和探頭移動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。它們的運(yùn)動(dòng)分別由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來控制它們運(yùn)動(dòng)時(shí)間配合，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)間的同時(shí)和分時(shí)工作功能，提高機(jī)械系統(tǒng)的可靠性。
在超聲波探傷中，探頭是關(guān)鍵部件。除它自身性能外，它與球銷表面的接觸狀況對探測信號(hào)的穩(wěn)定性影響較大。所以設(shè)計(jì)的探頭機(jī)構(gòu)檢測時(shí)必須保證探頭與球銷間的良好接觸 。我們采取了如下措施：探頭機(jī)構(gòu)在沿軸向移動(dòng)時(shí)可以繞自己的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)以適應(yīng)具有不同錐角的各種球銷，另外當(dāng)探頭沿平行于球銷軸線方向在球銷表面移動(dòng)時(shí)，設(shè)置的緩沖彈簧可以使機(jī)構(gòu)隨球銷徑向尺寸的變化而自動(dòng)地推進(jìn)和后撤。
探頭的左右擺動(dòng)，主要是為了檢測縱向裂紋缺陷的需要，因?yàn)楫?dāng)缺陷走向與超聲波傳播方向一致時(shí)，缺陷就很難產(chǎn)生反射回波。
設(shè)計(jì)的V型塊裝置主要有兩個(gè)功能:第一是定位球銷位置，以便球銷轉(zhuǎn)動(dòng)前被準(zhǔn)確夾緊；第二是球銷質(zhì)量判斷完畢V型塊張開滿足落料的需要。其中V型塊的張開與閉合采用雙氣缸控制，氣缸處于浮動(dòng)狀態(tài)分別連接到V型塊的兩端，氣缸的活塞桿端用螺母連接到右V型塊的貼板上，另一端用銷子連接到左V型塊的貼板上。這種設(shè)計(jì)可以保證V型塊在氣缸通氣時(shí)自由的張開與閉合，同時(shí)我們在氣路管道設(shè)計(jì)上要保證兩個(gè)氣缸動(dòng)作的同時(shí)性，否則V型塊容易卡死。
3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
硬件控制系統(tǒng)是整個(gè)自動(dòng)化檢測系統(tǒng)的中樞部分，它根據(jù)工作要求，分析處理各種信號(hào)，控制機(jī)械機(jī)構(gòu)正確地、符合要求地、協(xié)調(diào)地進(jìn)行工作。它包括：（1）上位機(jī)；（2）CTS-22型超聲波探傷儀；（3）高速A/D采樣卡；（4）MCS-51單片機(jī)控制系統(tǒng)。
其控制系統(tǒng)的各計(jì)算機(jī)之間的控制關(guān)系，如圖3所示。
圖3各機(jī)之間的控制關(guān)系中央控制系統(tǒng)是檢測系統(tǒng)的控制中心，它由5個(gè)MCS-51單片機(jī)組成，分別是協(xié)調(diào)機(jī)（機(jī)0），軸轉(zhuǎn)電機(jī)控制機(jī)（機(jī)1），軸向移動(dòng)電機(jī)控制機(jī)（機(jī)2），探頭擺動(dòng)控制機(jī)（機(jī)3），傳送帶電機(jī)控制機(jī)（機(jī)4）。系統(tǒng)控制用了5只MCS-51單片機(jī)（下位機(jī)）來完成4個(gè)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和4個(gè)氣缸的動(dòng)作，協(xié)調(diào)機(jī)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各分機(jī)及上位機(jī)之間的工作，4臺(tái)分機(jī)在工作中通過相互通訊來協(xié)同。另外，用一臺(tái)PC計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，對采樣卡采集進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判別球銷的合格與否。上下位機(jī)之間的通訊通過RS232C串行通訊進(jìn)行，各下位機(jī)之間的信息和命令傳遞通過串行口多機(jī)異步通訊方式進(jìn)行。主從機(jī)之間的相互通訊是通過數(shù)據(jù)發(fā)送方向數(shù)據(jù)接收方申請中斷來進(jìn)行的。各分機(jī)各自連到通訊線上，通訊的主從機(jī)是唯一的，用中斷的方法來確認(rèn)通訊機(jī)。
主CPU與鍵盤、顯示器之間的信息傳遞是通過8279芯片來實(shí)現(xiàn)的，在系統(tǒng)中用發(fā)光二極管代替LED直觀的表示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)有暫停狀態(tài)、連續(xù)檢測或單個(gè)檢測狀態(tài)、檢測開始和檢測結(jié)束狀態(tài)。系統(tǒng)中需要的功能鍵主要有檢測控制鍵和檢測參數(shù)設(shè)置鍵。
4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1控制軟件設(shè)計(jì)
控制軟件主要使每個(gè)單片機(jī)完成檢測中的控制任務(wù)，使系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按檢測要求進(jìn)行工作；同時(shí)還規(guī)劃系統(tǒng)各個(gè)部分之間的工作，使各部分工作相互配合，協(xié)同完成檢測任務(wù)。
2系統(tǒng)機(jī)械執(zhí)行部分
檢測系統(tǒng)的機(jī)械執(zhí)行部分由供料機(jī)構(gòu)、探頭擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、球銷轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和探頭移動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。它們的運(yùn)動(dòng)分別由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來控制它們運(yùn)動(dòng)時(shí)間配合，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)間的同時(shí)和分時(shí)工作功能，提高機(jī)械系統(tǒng)的可靠性。
在超聲波探傷中，探頭是關(guān)鍵部件。除它自身性能外，它與球銷表面的接觸狀況對探測信號(hào)的穩(wěn)定性影響較大。所以設(shè)計(jì)的探頭機(jī)構(gòu)檢測時(shí)必須保證探頭與球銷間的良好接觸 。我們采取了如下措施：探頭機(jī)構(gòu)在沿軸向移動(dòng)時(shí)可以繞自己的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)以適應(yīng)具有不同錐角的各種球銷，另外當(dāng)探頭沿平行于球銷軸線方向在球銷表面移動(dòng)時(shí)，設(shè)置的緩沖彈簧可以使機(jī)構(gòu)隨球銷徑向尺寸的變化而自動(dòng)地推進(jìn)和后撤。
探頭的左右擺動(dòng)，主要是為了檢測縱向裂紋缺陷的需要，因?yàn)楫?dāng)缺陷走向與超聲波傳播方向一致時(shí)，缺陷就很難產(chǎn)生反射回波。
設(shè)計(jì)的V型塊裝置主要有兩個(gè)功能:第一是定位球銷位置，以便球銷轉(zhuǎn)動(dòng)前被準(zhǔn)確夾緊；第二是球銷質(zhì)量判斷完畢V型塊張開滿足落料的需要。其中V型塊的張開與閉合采用雙氣缸控制，氣缸處于浮動(dòng)狀態(tài)分別連接到V型塊的兩端，氣缸的活塞桿端用螺母連接到右V型塊的貼板上，另一端用銷子連接到左V型塊的貼板上。這種設(shè)計(jì)可以保證V型塊在氣缸通氣時(shí)自由的張開與閉合，同時(shí)我們在氣路管道設(shè)計(jì)上要保證兩個(gè)氣缸動(dòng)作的同時(shí)性，否則V型塊容易卡死。
3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
硬件控制系統(tǒng)是整個(gè)自動(dòng)化檢測系統(tǒng)的中樞部分，它根據(jù)工作要求，分析處理各種信號(hào)，控制機(jī)械機(jī)構(gòu)正確地、符合要求地、協(xié)調(diào)地進(jìn)行工作。它包括：（1）上位機(jī)；（2）CTS-22型超聲波探傷儀；（3）高速A/D采樣卡；（4）MCS-51單片機(jī)控制系統(tǒng)。
其控制系統(tǒng)的各計(jì)算機(jī)之間的控制關(guān)系，如圖3所示。
圖3各機(jī)之間的控制關(guān)系中央控制系統(tǒng)是檢測系統(tǒng)的控制中心，它由5個(gè)MCS-51單片機(jī)組成，分別是協(xié)調(diào)機(jī)（機(jī)0），軸轉(zhuǎn)電機(jī)控制機(jī)（機(jī)1），軸向移動(dòng)電機(jī)控制機(jī)（機(jī)2），探頭擺動(dòng)控制機(jī)（機(jī)3），傳送帶電機(jī)控制機(jī)（機(jī)4）。系統(tǒng)控制用了5只MCS-51單片機(jī)（下位機(jī)）來完成4個(gè)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和4個(gè)氣缸的動(dòng)作，協(xié)調(diào)機(jī)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各分機(jī)及上位機(jī)之間的工作，4臺(tái)分機(jī)在工作中通過相互通訊來協(xié)同。另外，用一臺(tái)PC計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，對采樣卡采集進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判別球銷的合格與否。上下位機(jī)之間的通訊通過RS232C串行通訊進(jìn)行，各下位機(jī)之間的信息和命令傳遞通過串行口多機(jī)異步通訊方式進(jìn)行。主從機(jī)之間的相互通訊是通過數(shù)據(jù)發(fā)送方向數(shù)據(jù)接收方申請中斷來進(jìn)行的。各分機(jī)各自連到通訊線上，通訊的主從機(jī)是唯一的，用中斷的方法來確認(rèn)通訊機(jī)。
主CPU與鍵盤、顯示器之間的信息傳遞是通過8279芯片來實(shí)現(xiàn)的，在系統(tǒng)中用發(fā)光二極管代替LED直觀的表示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)有暫停狀態(tài)、連續(xù)檢測或單個(gè)檢測狀態(tài)、檢測開始和檢測結(jié)束狀態(tài)。系統(tǒng)中需要的功能鍵主要有檢測控制鍵和檢測參數(shù)設(shè)置鍵。
4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1控制軟件設(shè)計(jì)
控制軟件主要使每個(gè)單片機(jī)完成檢測中的控制任務(wù)，使系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按檢測要求進(jìn)行工作；同時(shí)還規(guī)劃系統(tǒng)各個(gè)部分之間的工作，使各部分工作相互配合，協(xié)同完成檢測任務(wù)。
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