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        采用單片機控制下的機床超聲檢測控制系統(tǒng)的設(shè)計

        2018-10-27 10:54:04孟淑麗
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年17期
        關(guān)鍵詞:子系統(tǒng)機床超聲波

        摘 要:機床自動超聲檢測系統(tǒng)能夠?qū)C床上生產(chǎn)的零件進行在線檢測,提高了機床生產(chǎn)零件的良品率以及效率。本文通過對機床自動超聲檢測系統(tǒng)進行分析,采用單片機對機床超聲檢測控制系統(tǒng)進行控制。通過硬件設(shè)計以及軟件設(shè)計,實現(xiàn)了單片機控制下的機床超聲檢測控制系統(tǒng)的開發(fā)。通過所開發(fā)的機床超聲檢測控制系統(tǒng),能夠便捷準(zhǔn)確的對零件進行在線檢測。

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.052

        0 前言

        機床生產(chǎn)的大量零配件,以及機床生產(chǎn)過程中的惡劣環(huán)境下,靠人工對機床所生產(chǎn)零配件的優(yōu)良程度進行檢測是不可取的。因此,隨著電子控制技術(shù)的發(fā)展,人們開始利用機床自動超聲檢測系統(tǒng)對機床所生產(chǎn)的零配件進行優(yōu)良程度的檢測。本文通過對機床自動超聲檢測系統(tǒng)進行研究,通過硬件設(shè)計與軟件設(shè)計,開發(fā)了一種單片機控制下的機床超聲檢測控制系統(tǒng)。通過本文所設(shè)計系統(tǒng)能夠?qū)C床自動超聲檢測進行良好的控制。

        1 機床自動超聲檢測系統(tǒng)分析

        機床自動超聲檢測系統(tǒng)為一個復(fù)雜的、多組織的高度集成化系統(tǒng)。機床自動超聲檢測系統(tǒng)將超聲組件、計算機以及機床等集合成一體。機床自動超聲檢測系統(tǒng)利用控制系統(tǒng),將整個檢測系統(tǒng)中的各個功能部分進行耦合,通過協(xié)調(diào)各個獨立的功能模塊來完成超聲檢測。在不影響機床生產(chǎn)的前提下,通過控制超聲波以實現(xiàn)對機床所生產(chǎn)的零配件進行在線檢測。這樣就可以兼顧高效生產(chǎn)的同時還能穩(wěn)定的檢測生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。

        2 超聲檢測控制系統(tǒng)設(shè)計

        (1)硬件設(shè)計。機床超聲檢測控制系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上主要由自動控制系統(tǒng)、超聲波控制及處理系統(tǒng)以及通信接口系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

        在整個硬件系統(tǒng)中,自動控制系統(tǒng)負責(zé)協(xié)調(diào)外圍各個子系統(tǒng)。使得各個子系統(tǒng)按要求獨立動作,相互配合完成工作要求。由此,自動控制系統(tǒng)中的主控器需要具備響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性能好的特點。本文選用STC系列的IAP15W4K58S4型單片機做為主控器。其是一款8位的單片機,具有運算速度快、穩(wěn)定性能好等特點。能夠通過內(nèi)部集成的PWM、AD\DA、UART等端口和功能與外圍器件以及設(shè)備進行通信,實現(xiàn)控制命令的傳輸,對各個子系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)處理。

        在整個硬件系統(tǒng)中,超聲波控制及處理子系統(tǒng)起到了傳感器的作用。該子系統(tǒng)在超聲探傷儀的基礎(chǔ)上進行設(shè)計開發(fā),其包含了自動掃描與自動檢測模塊。通過單片機發(fā)出的脈沖控制信號來出發(fā)超聲波的發(fā)送。

        在通信接口上,本文系統(tǒng)設(shè)計了RS-485以及以太網(wǎng)接口,以便適應(yīng)多種需求的通信連接。同時本文在通信接口系統(tǒng)中,還設(shè)計了光電耦合電路,將通信信號進行保護,以杜絕機床工作過程中產(chǎn)生的干擾信號對通信信號進行破壞。本文所設(shè)計的RS-485接口是基于ADM2587E芯片實現(xiàn)的,該芯片構(gòu)成的電路中集成了RS-485收發(fā)單元、DC-DC電源部分等,有半雙工與全雙工兩種工作方式以供選擇。能夠較靈活的實現(xiàn)與多種通信設(shè)備的連接。

        另外,本文所設(shè)計系統(tǒng)還包含了聲控報警電路。該電路通過對超聲回波信號進行處理,并將處理后信號送入上位機系統(tǒng)。上位機系統(tǒng)通過對該信號進行處理與判斷。若該信號為缺陷檢測信號,則通過總線向單片機發(fā)送控制信號。單片機根據(jù)上位機發(fā)出的控制信號,對系統(tǒng)的警報喇叭進行發(fā)聲控制。

        (2)軟件設(shè)計。本文所設(shè)計系統(tǒng)中的軟件部分與硬件系統(tǒng)相對應(yīng),可劃分為觸發(fā)脈沖控制程序、上位機通信程序、警報觸發(fā)程序以及超聲波檢測程序等。其程序設(shè)計流程圖如圖2所示。

        從圖2可見,本文軟件控制流程較多。本文在KEIL C51軟件上采用C語言,分為多.C文件來實現(xiàn)軟件的控制。

        3 結(jié)論

        機床自動超聲檢測系統(tǒng)是機床生產(chǎn)零配件過程中,控制零配件優(yōu)良率的有效輔助設(shè)備。本文通過對機床自動超聲檢測系統(tǒng)的構(gòu)成及作用等方面進行分析后,從硬件系統(tǒng)設(shè)計與軟件設(shè)計出發(fā),研究了采用單片機控制下的機床自動超聲檢測控制系統(tǒng)。從功能的需求出發(fā),通過自動控制系統(tǒng)、超聲波控制及處理系統(tǒng)以及通信接口系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成了本文所設(shè)計超聲檢測控制系統(tǒng)的硬件部分。根據(jù)硬件的組成以及功能的需求,利用模塊化的思想,設(shè)計了本文超聲檢測控制系統(tǒng)的軟件,并通過多.C文件的形式來實現(xiàn)軟件的控制。本文所設(shè)計的機床自動超聲檢測控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)機床超聲對機床產(chǎn)品的優(yōu)良情況檢測,從而實現(xiàn)對產(chǎn)品優(yōu)良率的控制,提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

        參考文獻:

        [1]劉尊偉,余波,李建文.小直徑棒料的超聲波檢測[J].無損檢測, 2011(03).

        [2]劉瑞玲,鐘德星,韓九強.汽車傘齒輪多目視覺檢測系統(tǒng)與算法[J].西安交通大學(xué)學(xué)報,2014(04).

        作者簡介:孟淑麗(1971-),女,河北石家莊人,碩士,講師,研究方向:電氣自動化。

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