一種監測裝配過程中力和位移及其相互關係的設備的製作方法
2023-12-02 02:16:46
本實用新型涉及一種監測裝配過程中力和位移及其相互關係的設備。
背景技術：
當前，隨著製造業競爭的全球化和用戶需求的提高及多樣化，要求生產商具有更多的產品種類,更短的產品生命周期，更低的生產成本和更高的產品質量。壓裝、扭裝、衝裝、鎖合、柳接、嚙合等是產品生產中的重要工藝，有時甚至是產品品質的決定性工序。如何確保產品品質，特別是對於航天、航空、汽車等行業的零部件，一直是一個技術的難題。
由於缺少有效的監測設備，難以通過工藝的過程監測來判別不良品和確保產品品質，不得不在次工序後增加抽檢或全檢工序來做事後的檢測、管控，但事後的檢測多數情況下僅僅是外在的檢測，即使是全檢也只能檢測出部分的不良品，雖然浪費大量的人力物力，也難以確保全部產品的品質。
因而設計一種監測裝配過程中力和位移及其相互關係的設備十分必要。
技術實現要素：
針對現有技術中的問題，本實用新型的目的在於提供一種監測裝配過程中力和位移及其相互關係的設備，用於實現壓裝、扭裝、衝裝、鎖合、柳接、嚙合等等工藝過程的力與位移關係的監測，不但能檢測出不良品，而且能確保合格品的品質。
為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：
一種監測裝配過程中力和位移及其相互關係的設備，其特徵在於，包括：
用以採集數據的位移傳感器和力傳感器；
與位移傳感器和力傳感器連接的控制器，控制器根據主控機指令，控制位移傳感器和力傳感器的採樣頻率、啟動和停止操作，並把採集的數據傳輸到主控機；
控制所述控制器的主控機；
與主控機連接的人機界面、現場總線接口、數據存儲單元。
本實用新型所述設備中可以使用但不限於以下力傳感器：應變片式的拉力、壓力及拉壓力傳感器，壓電晶體傳感器，扭矩傳感器。
本實用新型所述設備中可以使用但不限於以下位移傳感器：電阻式，光柵式，磁柵式位移傳感器，磁致伸縮位移傳感器，轉角傳感器，傾角傳感器等。
優選的，所述位移傳感器與力傳感器分別與儀表放大器連接，用以放大位移傳感器與力傳感器的輸入信號；儀表放大器與模數轉換器連接，將數據信號轉換為數位訊號；模數轉換器與所述控制器連接。
優選的，所述控制器與主控機通過RS232/RS485/RS422,CAN,SPI,TCP/IP中的一種總線方式通訊。
優選的，所述主控機包括中央控制器CPU、內存、存儲設備。
優選的，所述主控機採用32位或64位處理器，雙核以上，主頻不低於200MHz。
優選的，所述主控機中採用機械硬碟、固態硬碟、SD卡、U盤、NAND FLASH或NORFLASH存儲晶片中的一個或多個作為存儲設備，容量不少於1Gb。
優選的，人機界面包括輸入設備和輸出設備。
優選的，人機界面中的輸入設備可以是滑鼠、或鍵盤、或電阻觸控螢幕或電容觸控螢幕；人機界面中的輸出設備採用液晶顯示屏。
本實用新型通過位移傳感器和力傳感器採用數據，並將信息傳輸給控制器和主控機，控制器根據主控機指令，控制位移傳感器和力傳感器的採樣頻率、啟動和停止操作，實現裝配過程的可追溯性。
本實用新型可廣泛應用於壓裝、扭裝、衝裝、鎖合、柳接、嚙合等工序的監測以及插入力測試、按鍵測試等試驗中。
本實用新型的特點可參閱本案圖式及以下較好實施方式的詳細說明而獲得清楚地了解。
附圖說明
圖1為本實用新型的原理框圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施例進一步闡述本實用新型。
參見圖1，設備主要由數據採集、嵌入式控制器6、並行輸出輸入接口7、通訊接口5、主控機3、人機界面2、數據存儲單元1、現場總線通訊4等單元構成。
設備中的人機界面包括工業級電阻觸控螢幕和TFT液晶屏，採用的是京東方10.4吋BA104S01液晶屏，其餘單元則組裝在一起構成了主機。人機界面包括輸入設備和輸出設備。人機界面中的輸入設備可以是滑鼠、或鍵盤、或電阻觸控螢幕或電容觸控螢幕；人機界面中的輸出設備採用液晶顯示屏。液晶屏尺寸不小於10吋。
數據採集通道X接電阻式位移傳感器8，輸入的模擬信號是0～5V；數據採集通道Y接應變式壓力傳感器9，輸入的微弱mV信號由儀表放大器INA101放大到0～5V信號。兩路數據信號由模數轉換IC ADS8330轉變為數位訊號,默認採樣頻率20k sps。設備中可以使用但不限於以下力傳感器：應變片式的拉力、壓力及拉壓力傳感器，壓電晶體傳感器，扭矩傳感器。設備中可以使用但不限於以下位移傳感器：電阻式，光柵式，磁柵式位移傳感器，磁致伸縮位移傳感器，轉角傳感器，傾角傳感器等。
嵌入式控制器選用基於Cortex M4核的Stm32F427單片機，它通過CAN總線與主控機通訊，根據主控機指令，控制數據採集的採樣頻率、啟動和停止等操作，並把採集的數據通過傳輸到主控機；還根據主控機指令，分別控制24路並行輸入埠，24路並行輸出埠，通訊接口5以控制其他外部設備，通訊接口5包括2路RS232，3路R485接口和2路CAN總線。
主控機3選用ARM A9構架的IMX6Q處理器，板載4G Flash，2G RAM，掛載120G SATA固態硬碟，當然，主機也可以採用其他32位或64位處理器，雙核以上，主頻不低於200MHz。主機也可以採用其他機械硬碟、固態硬碟、SD卡、U盤、NAND FLASH或NORFLASH存儲晶片中的一個或多個作為存儲設備，容量不少於1Gb。
帶ProfiBus現場總線通訊4，主控機運行Linux內核Kernel 3.10.34。基於C++開發的軟體可以完成用戶限制因子等參數設定、壓裝曲線實時顯示、監測結果、數據保存等功能，可以預先設定1～32個用於評估裝配過程及產品品質的限制因子，每一個限制因子可以使用X信號、Y信號和時間三個中其中兩個的函數關係或者某一個的數值範圍，如果符合條件則該限制因子的結果OK。如果一個裝配過程中採集到的信號符合任何一個限制因子，則整個裝配過程及產品品質評估結果為OK，否則結果為NG。
以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型的範圍內。本實用新型要求的保護範圍由所附的權利要求書及其等同物界定。