球销类零件自动化无损检测系统

2013-05-21 14:00:10来源: 21ic
球销,在汽车及其他重要设备的联接、固定和定位中得到了广泛的应用,它的可靠性对整个设备的工作可靠性和安全性有重大影响。由于制造上的原因,球销表面容易产生微小裂纹,对球销工作性能将产生很大影响,降低了球销抗疲劳断裂的能力,缩短了工作寿命。因此严格控制球销的质量十分重要。通常对球销检测是进行表面较大缺陷的肉眼识别和体内缺陷的破坏性检查,但由于球销的批量很大,这种检测方法不但工作效率低,而且识别率也不高,严重影响了球销的生产和检测。为此,开发了球销类零件的自动化无损检测系统。

1检测系统总体方案设计

系统对汽车球销表面进行表面波检测,完成自动上料、检测、判废和分选等工作。当同类产品的外形尺寸发生变化时,系统能够及时地做出相应的调整,以适应新的检测任务。 球销自动检测系统由外部信号发生源、计算机控制系统、气路控制系统、机械执行部分和系统软件五大部分组成。如图1所示。

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图1检测系统总体框图

表面波检测球销表面裂纹原理:表面波是超声波的一种,仅在物体表面浅层进行传播,其能量主要集中在深度小于两倍声波波长的表面浅层。当表面波沿球销表面传播到裂纹处时形成散射,一方面以表面波形式反射返回探头,另一方面沿裂纹表面继续传播到裂纹底部;然后在底部又发生散射,除了以表面波形式反射和向前继续传播外,还将产生变形横波和纵波,在球销体内经过球销表面的多次反射最终返回探头。因此,在检测中只要记录反射回来的声波,从中抽取缺陷回波,即可对缺陷进行判别。

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图2球销形状图

机构动作产生的各种开关信号被传输到计算机系统,由MCS-51单片机进行处理,以直接控制机构的顺序动作,或通过对电磁阀的控制,用气缸来驱动机械机构。由采样卡对输入探伤仪的表面波探头接收到的反射回波进行采样,采样信号被输入到计算机系统的上位机,对采样数据进行分析,通过检查是否有缺陷回波来判别球销合格与否,再由MCS-51单片机依据该结果来控制机械机构的筛选器,对不合格产品进行剔除。

2系统机械执行部分

检测系统的机械执行部分由供料机构、探头摆动机构、球销转动机构和探头移动机构组成。它们的运动分别由步进电机驱动,由计算机系统来控制它们运动时间配合,实现机构间的同时和分时工作功能,提高机械系统的可靠性。

在超声波探伤中,探头是关键部件。除它自身性能外,它与球销表面的接触状况对探测信号的稳定性影响较大。所以设计的探头机构检测时必须保证探头与球销间的良好接触 。我们采取了如下措施:探头机构在沿轴向移动时可以绕自己的轴线转动以适应具有不同锥角的各种球销,另外当探头沿平行于球销轴线方向在球销表面移动时,设置的缓冲弹簧可以使机构随球销径向尺寸的变化而自动地推进和后撤。

探头的左右摆动,主要是为了检测纵向裂纹缺陷的需要,因为当缺陷走向与超声波传播方向一致时,缺陷就很难产生反射回波。

设计的V型块装置主要有两个功能:第一是定位球销位置,以便球销转动前被准确夹紧;第二是球销质量判断完毕V型块张开满足落料的需要。其中V型块的张开与闭合采用双气缸控制,气缸处于浮动状态分别连接到V型块的两端,气缸的活塞杆端用螺母连接到右V型块的贴板上,另一端用销子连接到左V型块的贴板上。这种设计可以保证V型块在气缸通气时自由的张开与闭合,同时我们在气路管道设计上要保证两个气缸动作的同时性,否则V型块容易卡死。

3系统硬件设计

硬件控制系统是整个自动化检测系统的中枢部分,它根据工作要求,分析处理各种信号,控制机械机构正确地、符合要求地、协调地进行工作。它包括:(1)上位机;(2)CTS-22型超声波探伤仪;(3)高速A/D采样卡;(4)MCS-51单片机控制系统。

其控制系统的各计算机之间的控制关系,如图3所示。

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图3各机之间的控制关系

中央控制系统是检测系统的控制中心,它由5个MCS-51单片机组成,分别是协调机(机0),轴转电机控制机(机1),轴向移动电机控制机(机2),探头摆动控制机(机3),传送带电机控制机(机4)。系统控制用了5只MCS-51单片机(下位机)来完成4个电机的运转和4个气缸的动作,协调机负责协调各分机及上位机之间的工作,4台分机在工作中通过相互通讯来协同。另外,用一台PC计算机作为上位机,对采样卡采集进来的数据进行处理,判别球销的合格与否。上下位机之间的通讯通过RS232C串行通讯进行,各下位机之间的信息和命令传递通过串行口多机异步通讯方式进行。主从机之间的相互通讯是通过数据发送方向数据接收方申请中断来进行的。各分机各自连到通讯线上,通讯的主从机是唯一的,用中断的方法来确认通讯机。
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关键字:球销类零件  自动化  无损检测系统

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0521/article_7385.html
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