球銷類零件自動化無損檢測系統(tǒng)
2013-08-15
機構(gòu)動作產(chǎn)生的各種開關(guān)信號被傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)，由MCS-51單片機進行處理，以直接控制機構(gòu)的順序動作，或通過對電磁閥的控制，用氣缸來驅(qū)動機械機構(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行采樣，采樣信號被輸入到計算機系統(tǒng)的上位機，對采樣數(shù)據(jù)進行分析，通過檢查是否有缺陷回波來判別球銷合格與否，再由MCS-51單片機依據(jù)該結(jié)果來控制機械機構(gòu)的篩選器，對不合格產(chǎn)品進行剔除。
2系統(tǒng)機械執(zhí)行部分
檢測系統(tǒng)的機械執(zhí)行部分由供料機構(gòu)、探頭擺動機構(gòu)、球銷轉(zhuǎn)動機構(gòu)和探頭移動機構(gòu)組成。它們的運動分別由步進電機驅(qū)動，由計算機系統(tǒng)來控制它們運動時間配合，實現(xiàn)機構(gòu)間的同時和分時工作功能，提高機械系統(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的穩(wěn)定性影響較大。所以設(shè)計的探頭機構(gòu)檢測時必須保證探頭與球銷間的良好接觸 。我們采取了如下措施：探頭機構(gòu)在沿軸向移動時可以繞自己的軸線轉(zhuǎn)動以適應具有不同錐角的各種球銷，另外當探頭沿平行于球銷軸線方向在球銷表面移動時，設(shè)置的緩沖彈簧可以使機構(gòu)隨球銷徑向尺寸的變化而自動地推進和后撤。
探頭的左右擺動，主要是為了檢測縱向裂紋缺陷的需要，因為當缺陷走向與超聲波傳播方向一致時，缺陷就很難產(chǎn)生反射回波。
設(shè)計的V型塊裝置主要有兩個功能:第一是定位球銷位置，以便球銷轉(zhuǎn)動前被準確夾緊；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)計可以保證V型塊在氣缸通氣時自由的張開與閉合，同時我們在氣路管道設(shè)計上要保證兩個氣缸動作的同時性，否則V型塊容易卡死。
3系統(tǒng)硬件設(shè)計
硬件控制系統(tǒng)是整個自動化檢測系統(tǒng)的中樞部分，它根據(jù)工作要求，分析處理各種信號，控制機械機構(gòu)正確地、符合要求地、協(xié)調(diào)地進行工作。它包括：（1）上位機；（2）CTS-22型超聲波探傷儀；（3）高速A/D采樣卡；（4）MCS-51單片機控制系統(tǒng)。
其控制系統(tǒng)的各計算機之間的控制關(guān)系，如圖3所示。
圖3各機之間的控制關(guān)系中央控制系統(tǒng)是檢測系統(tǒng)的控制中心，它由5個MCS-51單片機組成，分別是協(xié)調(diào)機（機0），軸轉(zhuǎn)電機控制機（機1），軸向移動電機控制機（機2），探頭擺動控制機（機3），傳送帶電機控制機（機4）。系統(tǒng)控制用了5只MCS-51單片機（下位機）來完成4個電機的運轉(zhuǎn)和4個氣缸的動作，協(xié)調(diào)機負責協(xié)調(diào)各分機及上位機之間的工作，4臺分機在工作中通過相互通訊來協(xié)同。另外，用一臺PC計算機作為上位機，對采樣卡采集進來的數(shù)據(jù)進行處理，判別球銷的合格與否。上下位機之間的通訊通過RS232C串行通訊進行，各下位機之間的信息和命令傳遞通過串行口多機異步通訊方式進行。主從機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行的。各分機各自連到通訊線上，通訊的主從機是唯一的，用中斷的方法來確認通訊機。
主CPU與鍵盤、顯示器之間的信息傳遞是通過8279芯片來實現(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)的運行狀態(tài)。系統(tǒng)的運行狀態(tài)有暫停狀態(tài)、連續(xù)檢測或單個檢測狀態(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
4.1控制軟件設(shè)計
控制軟件主要使每個單片機完成檢測中的控制任務(wù)，使系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)按檢測要求進行工作；同時還規(guī)劃系統(tǒng)各個部分之間的工作，使各部分工作相互配合，協(xié)同完成檢測任務(wù)。
2系統(tǒng)機械執(zhí)行部分
檢測系統(tǒng)的機械執(zhí)行部分由供料機構(gòu)、探頭擺動機構(gòu)、球銷轉(zhuǎn)動機構(gòu)和探頭移動機構(gòu)組成。它們的運動分別由步進電機驅(qū)動，由計算機系統(tǒng)來控制它們運動時間配合，實現(xiàn)機構(gòu)間的同時和分時工作功能，提高機械系統(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的穩(wěn)定性影響較大。所以設(shè)計的探頭機構(gòu)檢測時必須保證探頭與球銷間的良好接觸 。我們采取了如下措施：探頭機構(gòu)在沿軸向移動時可以繞自己的軸線轉(zhuǎn)動以適應具有不同錐角的各種球銷，另外當探頭沿平行于球銷軸線方向在球銷表面移動時，設(shè)置的緩沖彈簧可以使機構(gòu)隨球銷徑向尺寸的變化而自動地推進和后撤。
探頭的左右擺動，主要是為了檢測縱向裂紋缺陷的需要，因為當缺陷走向與超聲波傳播方向一致時，缺陷就很難產(chǎn)生反射回波。
設(shè)計的V型塊裝置主要有兩個功能:第一是定位球銷位置，以便球銷轉(zhuǎn)動前被準確夾緊；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)計可以保證V型塊在氣缸通氣時自由的張開與閉合，同時我們在氣路管道設(shè)計上要保證兩個氣缸動作的同時性，否則V型塊容易卡死。
3系統(tǒng)硬件設(shè)計
硬件控制系統(tǒng)是整個自動化檢測系統(tǒng)的中樞部分，它根據(jù)工作要求，分析處理各種信號，控制機械機構(gòu)正確地、符合要求地、協(xié)調(diào)地進行工作。它包括：（1）上位機；（2）CTS-22型超聲波探傷儀；（3）高速A/D采樣卡；（4）MCS-51單片機控制系統(tǒng)。
其控制系統(tǒng)的各計算機之間的控制關(guān)系，如圖3所示。
圖3各機之間的控制關(guān)系中央控制系統(tǒng)是檢測系統(tǒng)的控制中心，它由5個MCS-51單片機組成，分別是協(xié)調(diào)機（機0），軸轉(zhuǎn)電機控制機（機1），軸向移動電機控制機（機2），探頭擺動控制機（機3），傳送帶電機控制機（機4）。系統(tǒng)控制用了5只MCS-51單片機（下位機）來完成4個電機的運轉(zhuǎn)和4個氣缸的動作，協(xié)調(diào)機負責協(xié)調(diào)各分機及上位機之間的工作，4臺分機在工作中通過相互通訊來協(xié)同。另外，用一臺PC計算機作為上位機，對采樣卡采集進來的數(shù)據(jù)進行處理，判別球銷的合格與否。上下位機之間的通訊通過RS232C串行通訊進行，各下位機之間的信息和命令傳遞通過串行口多機異步通訊方式進行。主從機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行的。各分機各自連到通訊線上，通訊的主從機是唯一的，用中斷的方法來確認通訊機。
主CPU與鍵盤、顯示器之間的信息傳遞是通過8279芯片來實現(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)的運行狀態(tài)。系統(tǒng)的運行狀態(tài)有暫停狀態(tài)、連續(xù)檢測或單個檢測狀態(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
4.1控制軟件設(shè)計
控制軟件主要使每個單片機完成檢測中的控制任務(wù)，使系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)按檢測要求進行工作；同時還規(guī)劃系統(tǒng)各個部分之間的工作，使各部分工作相互配合，協(xié)同完成檢測任務(wù)。
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