内孔偏心检测系统的设计与实现.pdf

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1、2014矩仪表技术与传感器20l4第2期InstrumentTechniqueandSensorNo．2内孔偏心检测系统的设计与实现张俊英，杨录，李云鹏，张艳花，王元元(1．中北大学信息与通信工程学院；电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051；2．富士康(太原)科技工业园，山西太原030032；3．中国矿业大学徐州应用技术学院，江苏徐州221008)摘要：深孔加工中的偏心度是衡量深孔加工质量的一个重要指标，针对现有手工逐点检测、检测速度慢、不能对管体全面检测的超声测厚系统的缺点，以C8051F340单片机为核心设计了三通道超声测偏仪，实现对被加工工件实时在线连续、自动

2、化的全面检测，从而提高深孔加工的效率和精度。试验表明系统性能稳定，精度高，有广阔的应用前景。关键词：深孔加工；超声波测偏；在线检测中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1002—1481(2014)02—0076—04DesignandImplementationofEccentricHoleDetectionSystemZHANGJun—ying‘，YANGLu，LIYun—peng，ZHANGYan·hua，WANGYuan—yuan(1．CollegeofInformationandCommunicationEngineering，NorthUniversity

3、ofChina，Taiyuan030051，China；2．Foxconn(Taiyuan)，Taiyuan030032，China；3．SchoolofAppliedTechnology，ChinaUniversityofMinining，Xuzhou221008，China)Abstract：Theeccentricityofthedeepholeprocessingisankeyindicatortomeasurethequalityofdeepholeprocessing．Thispaperdesignedthethree-channelultrasoundautom

4、aticreal--timeon·-lineinstrumentmeasurementbasedonC8051F340MCUforO-vercomingtheshortcomingoftheexistingmanualsystem．Theexperimentsshowthatitimproveseficiencyandaccuracyofthedeepholeprocessing，andhasstableperformance，highprecision，andbroadapplicationprospects．Keywords：deepholeprocessing；ultr

5、asonicmeasurementofpartial；onlinemonitoring0引言在现代机械工业中，深孔机床加工与一般切削机床加工在操作控制上的最大不同之处在于，深孔加工是在操作者不能凭视觉直接观测的隐蔽条件下进行的。深孔钻头的断屑、排屑、切屑刃的磨损、切屑形态、被加工表面状况以至钻头走向是否正确等，都是决定加工成败、质量、效率及成本的重大影响因素，但这些都无法用肉眼直接觉察。通过实时在线测量其偏心量的变化，可以提高其生产效率，针对应用于工业生产线而言，超声波测厚是运用最为广泛的一种方法。1系统原理1．1超声脉冲反射原理图1工件壁厚检测原理超声波是由机械振动产生的，

6、可在不同介质中以不同的速图1是深孔加工后工件刨面图，R和r分别为工件的外圆度传播，具有定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射半径和内圆半径。在A、B、C点布置3个超声测厚探头，设3点能力较强等优点。超声测厚技术从原理上分为谐振式和脉冲所测厚度值分别为h。、h6、h，P。(，Y。)，P：(：，Y)，P3(，Y3)反射式2种。系统采用脉冲反射式测厚法，其原理是：超声波分别为A、B、C点声波入射线与以加工出的深孔孔壁交点，点0。进入被测材料后，在测料的上下面之间来回反射形成多次反射为深孔的圆心，也是要确定其坐标位置的点。据探头位置可知波。如果能测量出超声波在材料中往返一次的传

7、播时间△￡，在0。=30。，02=150。，0s=270。以及测出的厚度值带入式(2)中：速度已知的情况下，根据式(1)，可以求得被测材料的厚度rl=(R—h)cos0l；1=(R—h)sin0ld：?2=(R—h6)cos02；)，2=(R—h6)sin(2)d=vat~2(1)【3=(R—h)cos03；3=(尺一h)sin031．2深孔加工工件壁厚确定可得已加工工件孔壁上3点的值，由于它们是一个圆上的为了实时在线检测工件厚度，检测装置采用三通道即3个3点，因此可由式(3)求出其圆心O。的坐标值(，