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球銷(xiāo)類(lèi)零件自動(dòng)化無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)

作者: 時(shí)間:2013-05-21 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
球銷(xiāo),在汽車(chē)及其他重要設(shè)備的聯(lián)接、固定和定位中得到了廣泛的應(yīng)用,它的可靠性對(duì)整個(gè)設(shè)備的工作可靠性和安全性有重大影響。由于制造上的原因,球銷(xiāo)表面容易產(chǎn)生微小裂紋,對(duì)球銷(xiāo)工作性能將產(chǎn)生很大影響,降低了球銷(xiāo)抗疲勞斷裂的能力,縮短了工作壽命。因此嚴(yán)格控制球銷(xiāo)的質(zhì)量十分重要。通常對(duì)球銷(xiāo)檢測(cè)是進(jìn)行表面較大缺陷的肉眼識(shí)別和體內(nèi)缺陷的破壞性檢查,但由于球銷(xiāo)的批量很大,這種檢測(cè)方法不但工作效率低,而且識(shí)別率也不高,嚴(yán)重影響了球銷(xiāo)的生產(chǎn)和檢測(cè)。為此,開(kāi)發(fā)了。

1檢測(cè)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)球銷(xiāo)表面進(jìn)行表面波檢測(cè),完成自動(dòng)上料、檢測(cè)、判廢和分選等工作。當(dāng)同類(lèi)產(chǎn)品的外形尺寸發(fā)生變化時(shí),系統(tǒng)能夠及時(shí)地做出相應(yīng)的調(diào)整,以適應(yīng)新的檢測(cè)任務(wù)。 球銷(xiāo)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)由外部信號(hào)發(fā)生源、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、氣路控制系統(tǒng)、機(jī)械執(zhí)行部分和系統(tǒng)軟件五大部分組成。如圖1所示。

佳工機(jī)電網(wǎng)
圖1檢測(cè)系統(tǒng)總體框圖

表面波檢測(cè)球銷(xiāo)表面裂紋原理:表面波是超聲波的一種,僅在物體表面淺層進(jìn)行傳播,其能量主要集中在深度小于兩倍聲波波長(zhǎng)的表面淺層。當(dāng)表面波沿球銷(xiāo)表面?zhèn)鞑サ搅鸭y處時(shí)形成散射,一方面以表面波形式反射返回探頭,另一方面沿裂紋表面繼續(xù)傳播到裂紋底部;然后在底部又發(fā)生散射,除了以表面波形式反射和向前繼續(xù)傳播外,還將產(chǎn)生變形橫波和縱波,在球銷(xiāo)體內(nèi)經(jīng)過(guò)球銷(xiāo)表面的多次反射最終返回探頭。因此,在檢測(cè)中只要記錄反射回來(lái)的聲波,從中抽取缺陷回波,即可對(duì)缺陷進(jìn)行判別。

佳工機(jī)電網(wǎng)
圖2球銷(xiāo)形狀圖

機(jī)構(gòu)動(dòng)作產(chǎn)生的各種開(kāi)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(guò)對(duì)電磁閥的控制,用氣缸來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)。由采樣卡對(duì)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(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,通過(guò)檢查是否有缺陷回波來(lái)判別球銷(xiāo)合格與否,再由MCS-51單片機(jī)依據(jù)該結(jié)果來(lái)控制機(jī)械機(jī)構(gòu)的篩選器,對(duì)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(cè)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(xiāo)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(lái)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(xiāo)表面的接觸狀況對(duì)探測(cè)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(cè)時(shí)必須保證探頭與球銷(xiāo)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(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)以適應(yīng)具有不同錐角的各種球銷(xiāo),另外當(dāng)探頭沿平行于球銷(xiāo)軸線(xiàn)方向在球銷(xiāo)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(xiāo)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(cè)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(xiāo)位置,以便球銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)前被準(zhǔn)確夾緊;第二是球銷(xiāo)質(zhì)量判斷完畢V型塊張開(kāi)滿(mǎn)足落料的需要。其中V型塊的張開(kāi)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(xiāo)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(kāi)與閉合,同時(shí)我們?cè)跉饴饭艿涝O(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)檢測(cè)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。

佳工機(jī)電網(wǎng)
圖3各機(jī)之間的控制關(guān)系

中央控制系統(tǒng)是檢測(cè)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(lái)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(guò)相互通訊來(lái)協(xié)同。另外,用一臺(tái)PC計(jì)算機(jī)作為上位機(jī),對(duì)采樣卡采集進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,判別球銷(xiāo)的合格與否。上下位機(jī)之間的通訊通過(guò)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(guò)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(guò)數(shù)據(jù)發(fā)送方向數(shù)據(jù)接收方申請(qǐng)中斷來(lái)進(jìn)行的。各分機(jī)各自連到通訊線(xiàn)上,通訊的主從機(jī)是唯一的,用中斷的方法來(lái)確認(rèn)通訊機(jī)。

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