齿圈缺陷检测系统的设计

2018-06-07 08:22:00
山东国梁汽车配件制造有限公司
原创
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摘要: 由于 ABS 测速传感器齿圈缺陷无法直接测量,根据ABS齿圈自身的结构特点和工作方式,提出双重转换测量 方法,先将齿圈缺陷测量转换为齿圈节距误差测量,再采用“长度—时间”转换测量方法,既将齿圈节距误差测量转换为电脉冲宽度的测量。

abs齿圈缺陷检测系统的设计

1. 1缺陷检测原理

        由于 ABS 测速传感器齿圈缺陷无法直接测量,根据ABS齿圈自身的结构特点和工作方式,提出双重转换测量 方法,先将齿圈缺陷测量转换为齿圈节距误差测量,再采用“长度—时间”转换测量方法,既将齿圈节距误差测量转换为电脉冲宽度的测量。

        首先,系统选用两个数字光纤传感器实现检测,合理设置齿圈与传感器的相对位置,如图1 所示使传感器1发出的光束照射到齿顶时接收到的反射光最强,以及传感器2发出的光束照射到齿底时接收到的反射光最强。传感器和光电开关信号输出如图 2所示。


        其次,被测 齿圈在旋转电机带动下以 ω转速匀速旋转,将其波动记为 Δω,系统通过单片机捕获2只传感器输出的高电平信号并计算其脉宽TiTi = Ta + T 1

        式中TaTb为传感器1和传感器2输出的高电平脉宽。根据脉宽和旋转电机转速可计算齿距大小。

        ABS齿圈的齿距与脉宽的关系式为:Di = ∫ωrdt  + ∫Δωrdt2

        式中,Di为第i个齿的齿距mm,ω为旋转电机转速r/sr为节圆半径mmti为脉宽周期Ti的起始时间,ti + 1为脉宽周期Ti的结束时间,t为物理量。

当旋转电机以ω0匀速旋转,被测ABS齿圈的齿数为n,且齿圈的节圆半径 r 作为常量r0,则式﹙2﹚可表示为

Di = ω0 r0 Ti + r0 Δ ωdt  3

        系统设计保证了齿圈匀速旋转,波动转速Δω相对ω0 可忽略不计,则第i个齿的齿可表示为Di = ω0 r0 Ti 4

        根据式﹙4﹚、式﹙5﹚可得节距误差计算公式为

                n

            nTi —∑Ti

    P =   i = 1 × 100 % 6

             ∑Ti i = 1

        又因为传感器周期 Ti 的最值计算公式为

        Tmax = max﹙T1,T2 ,...Tn

        Tmin = min﹙T1,T2,...Tn﹚ ﹙7

        式中Tmax为最长的时 间 周 期,Tmin为 最 短 的 时 间 周 期,max﹙﹚为求最大值的函数,min﹙﹚为求最小值的函数。

        齿圈的最大节距 Dmax

        Dmax = ω0 r0 Tmax 8

        齿圈的最小节距 Dmin

        Dmin = ω0 r0 Tmin 9

最大节距误差,比对计算值与误差允许值,判断被测齿圈合 格与否。但是,缺齿、积液 、黑点、塌边、划痕等齿圈缺陷会 影响传感器的接收光强,使得传感器的输出电平信号发生 改变,如果齿圈存在塌边、积液等缺陷,计算所得的节距误差会比较大。 

因此,本文通过计算节距误差大小判断齿圈 是否存在缺陷,若测得最大节距误差大于误差允许值,则可 以判断被测齿圈存在缺陷,不符合出厂需求。


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