齿圈缺陷检测方法的设计和实验二

2018-04-19 18:12:00
山东国梁汽车配件制造有限公司
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摘要: 检测过程:当传感器处于起始位置且旋转电机匀速旋 转时,数字光纤传感器通过扫描被测齿圈输出数字信号,单 片机实时采集并处理传感器输出信号。根据光电开关判断 检测完一圈之后,直线步进电机带动下传感器向下移动一个单位并开始下一个位置的扫描检测。当直线步进电机带 动传感器从上到下移动了10次时,既从齿圈齿面的最上端至最下端,则完成了对 ABS齿圈齿面的全面自动扫描检测。

1. 2 缺陷检测系统的结构

        汽车 ABS 测速传感器齿圈缺陷检测系统的结构如图3所示,PC用于输入ABS齿圈齿数和显示齿圈的性能参数。

2、缺陷检测系统的组成

2.1技术指标要求

1﹚齿圈测量效率可达 12 s / PCS;

2﹚齿圈误检率不大于1 % ;

3﹚合格齿圈的最大误差允许值不大于 8 % ;

4﹚具有良 好的人机对话途径﹙包括显示与按钮﹚。

2. 2 机械结构示意图如图4所示。

        检测过程:当传感器处于起始位置且旋转电机匀速旋 转时,数字光纤传感器通过扫描被测齿圈输出数字信号,单 片机实时采集并处理传感器输出信号。根据光电开关判断 检测完一圈之后,直线步进电机带动下传感器向下移动一个单位并开始下一个位置的扫描检测。当直线步进电机带 动传感器从上到下移动了10次时,既从齿圈齿面的最上端至最下端,则完成了对 ABS齿圈齿面的全面自动扫描检测。

        当装置检测完一个齿圈并更换下一个待测齿圈重新 检测时,传感器的位置已处于最底端此刻不需要断电或者 复位让传感器归到起始位置,而是直接按启动按钮开始检 测直线步进电机会自动更换移动方向从下到上移动检测方向变为从齿面最下端至最上端提高了检测效率。

2. 3 硬件电路

        系统的硬件电路的原理框图如图 5 所示[5~ 7]。

2. 3. 1 传感器的选择

        选日本 Panasonic FD—EG31 反射型光纤[8]与 FX—MR3 光纤聚焦镜、FX—501 数字光纤放大器配套使用,可实现微小物体和缺陷检测[9],其中心检测距离为﹙7. 5 ± 0. 5﹚mm,光点直径约为0. 15 mm,透光束线直径为0. 125 mm。

2. 3. 2 信号采集电路与电机驱动电路

        光纤传感器输出的是数字信号,高电平为24 V,低电平为 0 V,单片机的工作电压为 3. 3 V,因此,通过信号采集电 路将传感器输出的信号转换为单片机能接收的信号。

检测过程中,旋转电机带动被测齿圈转动,负载小,系 统选用 Microstep  Driver  M542—DSP 超低惯量电机驱动器, 可以 满 足 要 求。 通 过 74LS04 反 相 器 向 电 机 驱 动 器 的 PULSE,DIR 口输入脉冲信号,以控制电机的速度和方向。

2. 4 软件程序

2. 4. 1上位机软件

        上位机软件采用LabVIEW软件编写,具有齿数设置、ABS齿圈合格指示灯、节距误差允许值设置、ABS齿圈最大节距误差显示及电机启动控制等功能。

2. 4. 2下位机软件

        下位机软件采用C语言编写,开发环境为IAR Embed- ded Workbench IDE。采用模块化设计思想,包括数据采集、 数据处理、串口通信、电机控制等模块。首先,系统进行初 始化、输入被测齿圈齿数及直线步进电机自动归位;其次, 旋转电机启动并达到匀速;最后,单片机实时采集、处理检 测数据并控制旋转电机与步进直线电机运转。

3缺陷检测系统实验

        实验之前,取2个型号一样的 ABS 齿圈作为待测齿 圈,齿圈齿数为46,半径r = 82 mm。用所研制的检测系统对待测齿圈进行检测,当旋转电机以100 r / min的转速匀速转动时,重复测量待测齿圈20次检测装置实物图如图6所示。根据式﹙4﹚~ 式﹙12﹚计算可得出对应的最大节距误差,数据如表1所示。

        经实际测试20次,结果可知,1#齿圈的最大节距误差为 5 %~ 7 %且均小于最大允许误差,故判断其为合格齿圈;2#齿圈的最大节距误差为10 % ~ 14%且大于最大允许误 差,故判断此齿圈存在缺陷,为不合格齿圈。从测试结果还可以看出:测量数据的稳定性较好,合格齿圈与不合格齿圈的测量结果有明显的差异,系统可以根据计算得出的最大节距误差来判定ABS齿圈是否存在缺陷。

        针对合格与不合格齿圈,经实验分析得出其传感器输出信号的变化情况如图7 所示。图7﹙a﹚为检测合格齿圈 时传感器输出的信号图。图7﹙b﹚、图7﹙c﹚和图7﹙d﹚分别为检测不合格齿圈时传感器输出的信号图,从图中可以看出,当齿圈存有缺陷时,脉宽Ta或者Tb小于正常值,根据式﹙4﹚~ 式﹙12﹚可以知道不合格齿圈的节距误差比合格齿 圈大。

        为了检验装置的可靠性和正确率,利用所研究的检测 装置在正常生产环境下对 ABS 齿圈共 200 只产品进行了测试,测得合格齿圈数量为184个,不合格齿圈数量为16个。

实验表明:该测试系统的设计满足要求,实现了全面自动检测ABS齿圈,系统的检测速度可达10 s / PCS,正确率大于等于99 % ,且检测系统可靠性较高,稳定性好,可取代人工目视方法。

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