【正文】 傳感器的工作環(huán)境要求。 材料名稱 動摩擦系數(shù) 鋼 鋼 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測量系統(tǒng)設(shè)計 9 鋼 鋁 硬木 鋼 軟木 鋼 尼龍 鋼 聚四氟乙烯 鋼 表 1 材料動摩擦系數(shù) 三、檢測裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計 （ 1）測量單個截面的壁厚時， 合金管每轉(zhuǎn)動一次，傳感器測量一個點(diǎn)的壁厚，在轉(zhuǎn)動過程中，由于不同點(diǎn)壁厚值不同，為了測量結(jié)果準(zhǔn)確，密封塊應(yīng)當(dāng)能夠根據(jù)不同的壁厚在截面徑向和截面圓周方向能夠自動調(diào)節(jié)，以保證與管面貼合良好。 （ 2）測量下一個截面的厚度時，要求傳感器軸向移動一定的距離，所以必須通過一定的裝置給密封塊傳遞動力，使其軸向移動。如圖 9 所示，由于不同截面厚度不同，因此在移動至下一截面時，要求密封塊必須在移動過程中活動良好，否則無法測量或者測量結(jié)果不準(zhǔn)確。 圖 9 以上兩條要求密封塊必須與管面貼合良好，并且運(yùn)動靈活，根據(jù)這一要求選 用氣缸與萬向聯(lián)軸器相連，萬向聯(lián)軸器與密封塊固定連接的方法 ,保證密封塊在移動過程重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測量系統(tǒng)設(shè)計 10 中不受徑向阻力，活動良好，且合金管轉(zhuǎn)動時，繼續(xù)貼合良好。同時將氣缸與磨頭固連，使得密封塊可由磨頭電機(jī)傳遞動力，從而軸向移動，使機(jī)構(gòu)更精簡，避免電機(jī)過多。 由于檢測裝置只需滿足以上要求，因此對相關(guān)零件的要求不高，根據(jù)相關(guān)選型手冊中的行程參數(shù)，選擇速易可（ TONAB） MC 50 25SR1LB，其接頭處直徑為 16mm，如圖 10所示。 圖 10 氣缸 為了與所選氣缸相連接，根據(jù) 16mm 的接口直徑選擇上海雙鈺 WSD4YA16/M16萬向聯(lián)軸器，如圖 11所示。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測量系統(tǒng)設(shè)計 11 圖 11 萬向聯(lián)軸器 根據(jù)以上思想，設(shè)計檢測機(jī)構(gòu)如圖 12所示。 圖 12 檢測機(jī)構(gòu) 測量開始時，由于氣缸內(nèi)氣體的壓力使得密封塊與工件表面貼合，然后從裝置頂部不斷通入耦合劑水，保證傳感器工作時密封塊內(nèi)始終充滿水。之后便可以開始工作了，測量完一個點(diǎn)后， A 軸電機(jī)帶動合金管旋轉(zhuǎn)一個角度，測量下一個點(diǎn)。測量完一個截面后，磨頭電機(jī)帶動密封塊軸向移動一定距離，開始測量下一個截面直至結(jié)束。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測量系統(tǒng)設(shè)計 12 檢測系統(tǒng)硬件選型 一、超聲波傳感器選型 由于合金管的壁厚大約為 19mm，因此要 求所選擇的傳感器精度必須達(dá)到 毫米，根據(jù)這一要求，選擇北京中西遠(yuǎn)大科技 SZK6UM181111 圓柱形傳感器，其重復(fù)精度為177。 %，測量精度≤ %。 二、數(shù)據(jù)采集卡選型 由于超聲波傳感器輸出的信號為模擬量，要想得到壁厚的數(shù)據(jù)，必須對傳感器輸出的這些模擬量進(jìn)行處理。因此須將傳感器與數(shù)據(jù)采集卡相連接，同時將采集卡安裝到工控機(jī)中，將采集到的數(shù)據(jù)傳給計算機(jī)系統(tǒng)， 如圖 13 所示。 圖 13 根據(jù)所選擇的超聲波傳感器，選用武漢中旭科技有限公司的 ZXUSPC42 超聲波PCI板卡。安裝板卡過程如圖 1 1 16 所示。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測量系統(tǒng)設(shè)計 13 圖 14 ZXUSPC42 卡的宿主系統(tǒng) —— 工控機(jī) 圖 15 將 ZXUSPC42卡插于 PCI 插槽中重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測量系統(tǒng)設(shè)計 14 圖 16 ZXUSPC42 卡連接到超聲波探頭 如此便完成了超聲波傳感器與 PCI 板卡的連接。 三、干擾信號的屏蔽 由于在實(shí)際加工過程中，工廠工作環(huán)境噪聲大，干擾因素多，所以必須采用相應(yīng)措施隔離干擾信號，從而使得獲得的壁厚數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。故采用磁環(huán)對連接線進(jìn)行封閉，以隔絕電磁干擾，如圖 17所示。 圖 17 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測量系統(tǒng)設(shè)計 15 4 檢測及加工程序設(shè)計 人機(jī)界面設(shè)計 一、合金 管參數(shù)設(shè)定 合金管進(jìn)行壁厚檢測是通過等間距檢測若干截面，每個截面等角度間隔檢測若干點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的，所以需要確定測量起點(diǎn)和測量終點(diǎn)所在位置，單個截面內(nèi)測量一個點(diǎn)后合金管轉(zhuǎn)動的角度，測量完一個截面后傳感器軸向移動的位移。 合金管壁厚的修磨是通過先判斷某點(diǎn)壁厚是否超差，如果超差通過 A軸轉(zhuǎn)動，磨頭移動，實(shí)現(xiàn)對該點(diǎn)進(jìn)行螺旋線式的磨削。磨削一次完成后檢查是否達(dá)到要求，如果仍未達(dá)到要求，則再磨削一次，如此循環(huán)下去，直至壁厚達(dá)到允許范圍內(nèi)。所以需要確定 A軸轉(zhuǎn)速，磨頭移動速度，壁厚超差量的允許值，單次磨削量。 根據(jù)上述要求，確定 以下參數(shù)： （ 1）測量起點(diǎn)離合金管左端面的距離： dis （ 2）測量終點(diǎn)離合金管左端面的距離： L （ 3）合金管每次轉(zhuǎn)動的角度： rad （ 4）傳感器每次移動的位移： distance （ 5） A軸轉(zhuǎn)速 :FeedRateGA （ 6）磨頭移動速度 :FeedRateGX （ 7）壁厚超差允許值： nominal_thickness （ 8）單次磨削量： nominal_Gringding_quantity 二、人機(jī)界面設(shè)計 根據(jù)前面的參數(shù)，設(shè)計數(shù)據(jù)處理及加工界面如圖 18所示。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測量系統(tǒng)設(shè)計 16 圖 18 檢測程序的編制 定位到起始點(diǎn) 后開始檢測，裝有超聲波傳感器的密封塊壓下，并向其中開始通水，暫停 10秒鐘，保證水能充滿密封塊。由于所用檢測裝置為萬向節(jié)浮動機(jī)構(gòu)，當(dāng)密封塊壓下時，可能沒有與合金管表面貼合良好，因此讓合金管先轉(zhuǎn)動 30度，然后反轉(zhuǎn) 30度，從而使二者在相對運(yùn)動中自動調(diào)節(jié)達(dá)到理想的狀態(tài)。然后便進(jìn)入正式檢測階段，設(shè)定合金管每次轉(zhuǎn)動 18度后暫停 ，傳感器檢測一個點(diǎn)，每個截面檢測 20個點(diǎn)。水內(nèi)可能存在雜質(zhì)或者合金管內(nèi)外表面存在裂紋等，將會導(dǎo)致壁厚測量結(jié)果不準(zhǔn)確，因此采取對單個截面測量完成后再測量兩次的方法，保證每個點(diǎn)有三次測量值，使 得最終結(jié)果更準(zhǔn)確可信。 基于以上思想，編制檢測程序如下（詳見附表） TRANS X= 10 ’定位到起始點(diǎn)，距離左端面 10mm R10=1 ’開始對第一個截面進(jìn)行第一次檢測 G0 X= 0 A=DC( 0) ’以起始點(diǎn)為零點(diǎn)，將其角度定為 0度 M32 ’檢測裝置壓下 M07 ’通水 G04 F10 ’暫停 10秒鐘 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測量系統(tǒng)設(shè)計 17 G0 A=DC(30) ’正向轉(zhuǎn)動 30度 G0 A=IC(0) ’反向轉(zhuǎn)動 30度，回到起始點(diǎn) M50 ’ 開始檢測 G04 ’暫停 M51 ’停止檢測 G01 X= 0 A=DC( 18) F 4000 39。合金管轉(zhuǎn)動 18度，磨頭移動速度為 4000mm/min M50 ’開始檢測 G04 ’暫停 M51 ’停止檢測 G01 X= 0 A=DC( 36) F 4000 39。合金管再轉(zhuǎn)動 18度，檢測下一個點(diǎn) M50 ’開始檢測 G04 ’暫停 M51 ’停止檢測 G01 X= 0 A=DC( 54) F 4000 39。合金管再轉(zhuǎn)動 18度，檢測下一個點(diǎn) M50 G04 M51 ...... ...... ...... G01 X= 0 A=DC( 342) F 4000 M50 G04 M51 G0 X= 0 A=DC( ) M50 G04 M51 R10=2 39。對第一個截面進(jìn)行第二次檢測 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測量系統(tǒng)設(shè)計 18 G01 X= 0 A=DC( 0) F 4000 M50 G04 M51 G01 X= 0 A=DC( 18) F 4000 ...... ...... ...... G01 X= 0 A=DC( ) F 4000 M50 G04 M51 R10=3 39。對第一個截面進(jìn)行第三次檢測 G01 X= 0 A=DC( 0) F 4000 M50 G04 M51 G01 X= 0 A=DC( 18) F 4000 ...... ...... ...... G01 X= 0 A=DC( ) F 4000 M50 G04 M51 M33 39。檢測完一個截面后檢測裝置抬起 STOPRE R10=1 ’對該截面進(jìn)行第一次檢測 G0 X= 150 A=DC( 0) ’檢測裝置 移動 150mm，檢測下一個截面 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測量系統(tǒng)設(shè)計 19 M32 ’檢測裝置壓下 M07 ’通水 G04 F10 G0 A=DC(30) G0 A=IC(0) M50 G04 M51 G01 X= 150 A=DC( 18) F 4000 ...... ...... ...... G01 X= 1810 A=DC( ) F 4000 ’完成距離左端面 1810mm 處的截面檢測 M50 G04 M51 M33 ’檢測裝置抬起 M52 ’檢測結(jié)束 M08 ’停止通水 M30 ’程序結(jié)束 數(shù)據(jù)處理程序的編制 一、數(shù)據(jù)的讀取 （ 1）程序中相關(guān)變量的確定 由檢測程序獲得了壁厚的數(shù)據(jù)，存放在“ D:\”中，截取部分如下所示（詳見附表） 10 18 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測量系統(tǒng)設(shè)計 20 10 18 10 18 10 36 10 36 10 36 10 54 10 5