文摘

本文致力于研究持续的经济和技术方面的非接触测量工件直径在生产操作过程中使用一个适当的选择和设计的传感器。为了实现这一目标的主要目标,它是必要的,以满足这些部分的目标。我们开发和描述的方法准确连续技术在加工过程中工件直径的测量。我们提出一种连续原理技术测量工件直径,设计一个基于这个原则的扫描方法,并验证开发的设备在特定情况下的测量技术。同时,使用连续的发展包括扩张工件振动的非接触测量。测试测量的基础上,选择一个光学传感器,分析提出了文章的一部分。本文提供了一个简单的视图的介绍需要连续测量的工件直径。第二章提出了问题的当前状态。第三章致力于实用的理论分析和描述解决方案的实现。结论,可以预期,包括评估的结果。

1。介绍

连续测量的工件直径的原理主要是基于测量系统组件的接触运动的工件表面传播。该方法相对准确;然而,它有一些缺陷,如穿的接触区(测量误差增加),需要接触的手臂向前和向后移动改变工件时,机械工件的振动传输到测量系统(导致测量不准确和机械损伤测量系统),并需要打扫碎片的接触区(1- - - - - -4]。

在特定的工件直径的测量,这种方法没有充分利用相比,其总体的可能性和使用高度敏感的测量系统的必要性。这测量机械臂发现其使用领域的主要的3 d测量复杂组件的形状或技术诊断的用于搜索和确定机器的有缺陷的零件或其他机械系统包含旋转或滑动组件。在这样的情况下,接触测量系统用于检测轴偏差,摇摆不定,抵消等。更多细节在出版物中描述这个系统5- - - - - -8]。

为了实现特定的工件直径的连续测量,我们可以关注这些量影响最大的工件直径的变化。在选择这些量,重点也放在其他指标影响的结果测量困难的施工机械和电子设备等需要提供传感、简单的传感原理,传感过程的能源和经济效率,和传感精度和灵敏度9- - - - - -12]。

在考虑所有方面和事实,我们选择了直接连续测量工件的直径。这个量的测量被选中,是因为它满足了上述需求相比,其他可能的数量(13- - - - - -18]。

接下来的章节本文应对测量工件尺寸的变化从而影响另一个参数的高度循环段X横截面的工件(图1)。通过测量该参数的大小,我们可以找出确切的工件直径。它还有其他几个优势。在工件直径的连续测量,我们将专注于测定量的处理,其评价,其结果的应用。各自的测试进行时,光学传感器证明是成功的,原因如下(19- - - - - -21]:足够的灵敏度(适合测量工件尺寸的变化),相对简单的和可负担得起的安装和拆除传感器支架和机床,传感器的结构简单,对应于其价格,成本和时间,高效的服务,高耐用性和稳定性的参数下推荐操作,环境对功能的影响可以忽略不计,和精密的测量22- - - - - -29日]。

作为一个例子,全世界的研究成果在这个方向可能包括处理建模的研究工作无聊的芯棒和振动阻尼器工作过程,研究成果提出了诊断工作的电气驱动和logical-linguistic模型诊断电动驱动器和传感器的支持,和研究结果的设计建设和研究振动和热传递我的工作。阻尼问题的外部加载我的机架,几何方法越来越精密的机械制造零部件和性能分析的案例研究和发展使自动化拧紧应用与综合视觉传感系统使用汽车工业(30.- - - - - -35]。

2。描述设备的测量工件的直径和振动

基于著名的优秀品质的光学传感器测量证明,工件直径的连续测量和振动是阐述了。图中描述的仪器的原则1。它由发射机发射的红外线,接收器光敏元件,和支架和支架和螺丝刀具稳定。可调臂安装支架和稳定螺钉。可调节的持有人是稳定螺钉和放置在另一边的支架在给定角度,根据水平面穿过工件轴的半径R₁或半径R₂在测量的地方。与测量设备进行测量,使我们能够直接读取工件半径的值。

如图1,设备由发射机发射的红外线和接收机工作原理控制光束的力量影响着接收一个光敏元件组成的一部分。发射机和接收机互为相反的放置在一个可调的金属夹在一个给定的角度,根据水平面穿过工件轴。刀具是紧密稳定支架有两个螺丝,可调臂的安装螺钉和稳定是必要的。另一方面可调臂的可调支架与传感器,这是稳定螺钉。光束传输到光接收机在给定角度根据水平面穿过工件轴的半径R₁或半径R₂。然而,在一个特定的轨迹的一部分,光束部分阴影的工件表面工作,这将显示为其光功率的控制。阴影部分X₁和X₂光束的大小取决于瞬时工件直径的测量。出于这个原因,只有一部分的光束到达接收器。其规模的大小取决于材质工件表面,对工件直径。测量的精度和灵敏度取决于所选择的角度。角是由方程。

电信号处理光接收机的测量和评估同时使用一个显示器可以控制光束发射器。仪器可用于非接触式,连续测量工件的直径在车床上的连续加工。测量的灵敏度可以调节机械通过改变大小的光束与水平面之间的夹角穿过工件轴。测量的精度和灵敏度取决于角的大小。红外LED二极管作为光源。接收部分是由三个红外线光电晶体管并联连接。光电晶体管放置接近对方,以确保连续和光滑的照明。消除不良的光束,孔径放在光电晶体管的面前。

阴影部分的大小X计算如下。的角α光束和水平面之间通过工件的轴线关系适用于图所示2。

的阴影部分光束决定:

因此,

梁的昏暗比例:

因此,测量半径R计算:

实现传感器的另一个可能的方法是创建一个反射的光学传感器的原则反映了光束从一个障碍。然而,反射光功率的大小也取决于工件表面粗糙度,因此,一个有缺陷的因素的测量将被创建。解决这个任务被划分为以下阶段:设计的传感设备的一部分,设备的电气部分的设计,功能验证的设备,和传感器的设计。

传感器位置的设计是基于假设传感器将基于的原则的大小改变光束力量落在接收机由工件直径的变化引起的。也必须考虑这一事实传感光束应该通过减少尽可能的面积,以便它可以立即反应在工件尺寸的变化,然而,并不是太近,因为反弹碎片可能阻碍光束的转变。

以确保光束向工件的确切位置,必须保证精确调整的可能性。的一个可能的方法其结构如图3。

可能调整的位置传感梁向工件提供了一个特殊的传感器夹包含臂调整传感器的X设在和Y设在和旋转的角度。传感器支架安装螺丝与切口洗衣机增加摩擦力量。调整后的合适位置光束,安全地收紧螺丝。

2.1。传感器的位置

在设计传感器的位置时,各种替代品被考虑。然而,这些位置有不同的缺点,如精确调整光束转换的问题。

如图1,这个位置的位置被选中,是因为该工具和光束移动在同一个方向相同的值和传感器记录工件直径的瞬时值和振动。分裂的影响部分被放置圆形的上部的光束发射器装置的下部,与此同时,由于接收机和发射机足够遥远区域的切割。

光学传感器等传感器的巨大优势类型的阴影从外部电磁和静电因素没有必要由于光束是抵抗他们。另一个很大的优势是,感应不依赖于温度区切割,因为光束接收机和发射机足够遥远的从这个区域。光学传感器测量工件直径是几乎不受振动影响工件和工具。保护这干扰是通过一个低通RC滤波器,在输出的测量量的平均值。交变分量引起的这些振动是由电容器直接组件的过滤掉。然后由全波整流器及其控制过程是由一个输出平滑电容器。以这种方式实现被测信号的中值输出代表工件振动的价值。我们可以防止弹性变形引起的中断将传感器放置在前座的一部分。传感部分包含一个特殊的红外过滤器只传输红外发光光谱的一部分。这种方式造成的中断的渗透不良的光可以被消除。

3所示。设备的电气部分的设计

当改变工件直径,接收的光功率下降的一部分传感器却降低了。这种变化转换成电压的变化测量并显示在同一时间的测量设备。

3.1。光学传感器的测量装置的可能性

测量装置用于测量工件直径与光学传感器在测量过程中有以下可能性:测量工件的直径与可能的测量范围的调整,积极的可能性之前测量的工件振动工具开始减少,这工作是有效的,可能将设备连接到电脑和vibrodiagnostic在测量数据处理,设备calibration-the设备是可移植的可能性,由电力驱动,设备校准的可能性。

测量仪器的各个块的描述。拟议的系统包含以下模块:一块需要提供工件直径的传感和一块用于过程感觉量并达到所需的形状和信号电平来评估直径和工件的振动。

一块需要提供工件的感应半径。从上述原因我们决定使用非接触式光学方法测量工件直径不断在工作而不需要删除的工件主轴。测量工件半径,一个精确的和敏感的光学传感器,光敏元件插入电动桥(图4)。

电桥是为了确保一个平衡的位置和能力光电晶体管连接并联的电阻转换为电压。电阻的值放在桥已经被选中,没有负载电路和输出电压可以设置为所需的范围。桥的输出是由电压表的选择的可能性的测量范围从1到一百伏特。块的光敏元件模型代表三个光电晶体管并联连接。模型是由电阻并联连接,逐渐从电路断开开关。这代表着过程中接收部分是阴影逐渐由一个工件的电阻光电晶体管逐渐增加从1到3。当这些改变不了,一个离散变化的电阻会发生以及一个离散输出电压值的变化。光滑的过程中断的冲动,过滤光电晶体管并联电容器连接。改变电压值时,电容器引起的过渡过程延迟。

从过渡分析的结果(图5),可以看出,达到令人满意的连接电压变化时改变全部的阻力。当光敏元件的电阻值的变化 来 当开关从步骤1到步骤3,改变了电压1.4 V至1.8 V。不同之处在于0.4 V。当改变电阻R₂来 ,电阻之差为0.7 V。电阻的变化R₃来 引起电压变化V₁1.6 V。V₁输入电压和吗V₂是输出电压。工件的振动分离直径图所示6。从光电晶体管获得一个信号。的单向分量信号V₂是用来评估工件直径的价值。交变信号组件V₁是用来评估工件的振动值。可以看出电压增加的速度与逐步增加阴影的接收传感器的一部分。这种情况是非常有用的,因为在最初的水平,当电压变化较小,可以减少电压范围,使传感器灵敏度的提高,甚至在这最初的传感部分。

这样可以确保足够的传感器在测量的精度。该设备是校准由校准电阻为零。RC滤波器用于减少短期不良信号控制过程造成的延迟后的数量从一个值转换到另一个初始脉冲到达时间常数的值T=R∙C,在那里R代表电力电容器时电阻的值C是收费的。

3.2。实际测量的过程和条件

一个特别调整和附加螺旋测微的设备被用作模型。这个螺丝,可以实现精确的观察运动点。传感器被紧紧地固定在桌子上。测微的螺丝安装垂直传感器梁作为替代品的工件直径的变化。通过一个工作螺丝,可移动的提示更换工件移向梁,使工件是一定程度上的阴影。这一点是集作为初始点和测微的螺丝和电压表的值减去。然后活动提示创建一个阴影移动Δ第一测量值X从测微的螺丝和电压表和价值中减去。然后活动提示创建阴影是搬走了。在第二次测量,搬回一样在前面的测量。测量重复10次的同一位置可移动提示创建一个阴影。在10个不同的测量提供了提示位置和结果评估。

3.3。范围的确定传感器的测量精度和验证函数

渐渐地,电压测量在不同位置的提示创建一个阴影。结果被记录在图7。图形的特定特征值的依赖和相互比较是在数据显示在图7和8。

从测量值可以看出,测量电压的依赖尖端的位置创建一个阴影在特定的间隔几乎是线性的。结果是一个图形化的情节转移图8。另外,分裂的部分可以线性化,用来测量显示元素可切换的范围。

4所示。该设备的实际验证

在实际验证光学传感器的测量直径和振动,发现了好的结果。光学传感器被安装在车床和生产正在进行中。工件(图9)毕业的直径。为每个直径传感器测试。测量结果与实际的一个。估计的好处在生产中是15%。一个实际的验证直径测量装置的功能。试样的形状(材料100 crmnsi6-4)如图9。每小时生产率与经典进行平均每小时测量11块。每小时测量的数量是132。所需的时间为一个经典的平均测量是8秒,每小时17.6分钟。自动直径测量,这一次保存。通过使用直径的自动测量,测量的必要步骤以经典的方式会减少。节省时间意味着更低的生产成本和更有效的生产。

4.1。福利实践

实现更高效率的工件直径控制直接节省时间需要将操作期间执行部分尺寸控制测量在加工加工精度上获取信息。避免生产不够精确的工件由于不必要的工件和工具的振动在转弯。实现更高效率的加工控制过程由于应用反馈机制的可能性,停止机器的振动超过极限值或刀具磨损。在核查人员的数量有减少由于车削过程的连续监测和计算机数据处理的可能性,节约时间执行部分所需尺寸控制测量在加工楔形磨损检测工具。有更高效率的控制加工过程由于集中的可能性数据从几个机床在一个计算机上,更高的效率在实施的过程中刀具的磨损补偿楔由于应用执行的自动校正的可能性辅助滑动装置由控制元件控制,更高效率的控制加工过程由于实现的可能性,同时控制多个机床使用一台计算机,应用适当的软件,和更高的效率在加工过程的远程监控和控制由于通过电子网络数据传输的可能性。有可能获得归档数据的加工过程。

4.2。福利理论

提出了以下的理论描述:反常地旋转工件的一个数学模型的角度加工;一个光学传感器使用屏幕保护,功能的原理和加工领域的应用的可能性;一个双极型晶体管的操作的实际应用在该地区最高的电流上升;磨损过程的数学模型的刀具楔与应用程序领域的仿真;刀具磨损修正过程的数学模型与应用程序在一个模拟环境;一个概率函数的应用程序的一个例子R(t)在加工过程中,实际应用的单片机的A / D转换器。

4.3。好处的教学过程

教学过程的好处是技术的示范建设和接管课程时测量;实施测量用于开发任务;实施测量用于准备最后的学士和硕士论文;和样品的测量来验证测量的功能和原理。

5。结论

使用光学传感领域的有几个优点,特别是由于contactlessness等属性,抵抗大部分干扰,实现高精度。这项工作解决了加工过程中工件直径的连续测量。这一原则已经几乎和从理论上验证,满足所有的先决条件在实际操作中的应用。相关应用程序的传感器可以测量工件的振动的实际去除刀之前,因此,加工效率低下。测量振动之前把刀将有可能确定正确的夹紧工件的主轴,工件的弯曲,或在工件的几何形状异常。

与其它方法相比该方法,可以从不同的观点。基于振动传感方法的准确性在很大程度上取决于系统的设置的准确性由工具和工件。方法的准确性基于测量工具上的作用力,或切割区,附近的温度主要是通过影响技术材料的硬度和系统的设置形成的工具和工件或切削参数。在测量刀具楔的穿,这是一个用很少的力学过程相对较宽的时间间隔。出于这个原因,它不是非常重要的处理的比较测量方法的遥感的可能性,最小的可能的延误。当验证传感器的功能在加工过程中为给定类型的传感器支架,有困难与即将离任的芯片更大的尺寸。因此,有必要设计一个夹工件的位置的最小尺寸和最大可能的距离工件。

测量设备配备一个A / D转换器由一个可编程的Arduino单片机。单片机是模块化的,已经处理的输入和输出,可以与其他设备通信的也不同。A / D转换器连接电脑通过USB连接器,但是编程发生在电脑上通过一个模拟串行接口。一个转换函数编程到微控制器,它允许直接显示所需的数量和价值的所需的单位。视觉显示值与可调频率更新。

研究设备有着广泛的实际应用。在制造业中的应用是可行的诊断设备的建模工作流程钻芯棒使用减振器和作为诊断设备电动驱动器和logical-linguistic模型诊断电动驱动器和传感器的支持。这项研究是应用在设计和研究采矿设备的振动和传热,阻尼的外部负载的矿业架的几何方法来增加机器零件的精度,而在性能和发展的一个案例研究机器人screwdriving汽车工业的综合视觉传感系统。

数据可用性

没有数据被用来支持本研究。

信息披露

本文阐述了在项目的框架itm没有。26220220063、项目VEGA 1/0051/20项目004年KEGA tuke-4/2020和项目KEGA 038 tuke-4/2021

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。