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輪對數(shù)控車床檢測裝置

http://mamafrist.com 2015年09月19日        

目前,車輛輪對在鏇修前后的檢測主要是靠傳統(tǒng)的手工尺進(jìn)行檢測,然后將檢測的數(shù)據(jù)手動輸入數(shù)控車床系統(tǒng)進(jìn)行車輛輪對鏇修,且數(shù)控車床的對刀需靠操作工手動進(jìn)行,不能實現(xiàn)自動對刀。由于傳統(tǒng)方式檢測方法落后,測量精度低,操作不夠便捷,不適應(yīng)現(xiàn)代化車輛輪對的加工及信息的管理與維護(hù)。為此,我們研制了一套與輪對數(shù)控車床配套的非接觸式檢測裝置。該裝置是集光學(xué)、精密機(jī)械、電控技術(shù)、數(shù)據(jù)處理、計算機(jī)技術(shù)于一體的高技術(shù)精密檢測裝置。采用完全非接觸測量方式,實現(xiàn)數(shù)控車床在鏇修前后對車輛輪對的在線檢測,并將檢測數(shù)據(jù)經(jīng)工控機(jī)融合處理后傳遞給數(shù)控車床,以指導(dǎo)數(shù)控車床自動對刀,自動對車輛輪對的鏇修,保證車輛輪對機(jī)械加工的外形幾何尺寸及加工精度。


  1、各需測參數(shù)分布

  需要檢測的車輛輪對幾何尺寸參數(shù)及其分布如圖 1所示。輪緣高度Sh,輪餅直徑D,輪緣厚度Sd,輪輞寬W,輪輞內(nèi)側(cè)面到數(shù)控車床參考零點的距離Ri。重復(fù)測量的平均值誤差小于±0.1mm。

  由于各車輛輪對的輪餅直徑尺寸大小不一,故確定測量方法尤為重要。根據(jù)對輪對的分析及輪對數(shù)控車床鏇修的特點,以選擇數(shù)控車床高精度頂尖頂緊輪對軸中心孔時作為檢測輪對的定位基準(zhǔn),通過此基準(zhǔn)可以確定如圖1所示的理論中心軸線從而得到基于此理論中心軸線及數(shù)控車床參考零點的標(biāo)定值然后經(jīng)過將標(biāo)定值與各測量值進(jìn)行融合處理換算得到所需的車輛輪對幾何參數(shù)值。得到車輛輪對的幾何尺寸參數(shù)后,工控機(jī)與數(shù)控車床的PLC之間進(jìn)行串口通信,將數(shù)控車床鏇修輪對時所需的所有參數(shù)傳送給數(shù)控系統(tǒng),數(shù)控系統(tǒng)便可根據(jù)接收到的參數(shù)實現(xiàn)自動鏇修輪對。

  2、系統(tǒng)的基本組成及測量控制方式

  該檢測裝置主要包括測量與控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計算機(jī)處理系統(tǒng)等?;窘Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

  2.1 測量與控制系統(tǒng)

  測量與控制系統(tǒng)是檢測裝置的核心部分,主要包括測位傳感器、測量操作控制面板。

  測位傳感器包括激光傳感器、渦流傳感器及編碼器。激光傳感器采用檢測范圍為60~140mm,分辨率為0.01mm的PSD型位移傳感器;渦流傳感器采用工作可靠性好、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、非接觸測量、響應(yīng)速度快的電壓型位移傳感器;編碼器采用11位絕對式編碼器,提高對現(xiàn)場環(huán)境的抗干擾能力。另外,在安裝激光傳感器時為避免復(fù)雜的輪對外表面對測量的不良影響,讓激光傳感器傾斜一定角度,使其輪對反射面的反射角變小,盡量讓漫反射光進(jìn)入到接收器中,基本滿足接收傳感器對光通量的要求,這樣可以大大提高測量精度和可靠性。

  控制系統(tǒng)主要由測量操作控制面板與 PLC 控制系統(tǒng)組成,采用兩者相結(jié)合的方式控制數(shù)控車床二維滑臺運(yùn)動,帶動各傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)掃描,并將掃描的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。測量操作控制面板采用 AT89C51 單片機(jī)作為處理器,將各種操作信息通過 PCI 型 I/O 數(shù)據(jù)采集卡傳入工控機(jī)。工控機(jī)采用研華IPC-610機(jī)箱,PCA-600LV 主板。工控機(jī)的測量軟件對傳入的數(shù)據(jù)及控制信號進(jìn)行處理,并將處理結(jié)果傳遞給數(shù)控車床 PLC,由 PLC 控制數(shù)控車床二維滑臺運(yùn)動,實現(xiàn)車輛輪對的檢測與自動鏇修。

  2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

  數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是檢測裝置的核心部分,主要包括模擬量的采集、數(shù)字量的采集、以及數(shù)字量控制信號的輸入輸出等。模擬量的采集采用 PCI 型250KS/s16位 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集卡,用于對激光傳感器、渦流傳感器輸出信號的采集。激光傳感器、渦流傳感器輸出的模擬信號經(jīng)各自的放大器放大后直接輸入 A/D 數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸入端口上,經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡 A/D 轉(zhuǎn)換后從 PCI 總線輸入工控機(jī)。數(shù)字量的采集采用 PCI 型96路TTL數(shù)字量 I/O 數(shù)據(jù)采集卡,用于對編碼器輸出信號的采集,同時也用于控制信號的輸出。為了減輕工控機(jī)的工作負(fù)擔(dān),每個編碼器的輸出都由一個 AT89C51 單片機(jī)數(shù)據(jù)處理板對其輸出信號進(jìn)行預(yù)處理,輸出數(shù)控車床的實時絕對位置,再由工控機(jī)通過I/O 數(shù)據(jù)采集卡從 PCI 總線讀入。


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