一种全自动金属钻杆校直机的设计与实现.pdf

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1、学术探讨基金项目2015年第3期一种全自动金属钻杆校直机的设计与实现杜锋杨永（淮安信息职业技术学院电子工程学院，江苏淮安223003）[摘要]设计了一种以ATmega128A为主控制器的全自动金属钻杆校直系统。系统主要由工件旋转系统、弯曲检测系统、工件校直系统、校直激光检测系统及主控电路组成。创造性地给出了一种基于触摸屏技术的金属钻杆弯曲检测方法，此方法是触摸屏技术在弯曲检测领域的创新应用。校直系统采用PID控制算法，提高了钻杆的校直精度。经过系统仿真和整机实际测试，达到了预期的设计目标。[关键词]触摸屏；弯曲检测；PID控制中图分类号：TG305文献标识码：A文章编号：1008-

2、6609(2015)03-0060-022.2工作原理1引言弯曲检测系统由传感器滑动平台和主旋转机构组成。金属钻杆热处理后的校直是钻杆生产中的一项重要工工件由旋转机构的卡盘和尾端V槽固定，在步进电机的带动序，而校直精度是衡量校直水平的一个主要指标。目前我国下以1度步进旋转。在最大弯曲点没有触碰到检测触摸传感多数专业生产麻花钻的厂家，对钻杆的校直还一直停留在用器时，工件每旋转360度，弯曲检测传感器在滑台的带动下以人眼看、锤子敲的低效生产工艺阶段，校直精度低，生产效率0.05mm的步进向工件靠近一次。当最大弯曲点触碰到弯曲低下，不仅劳动强度大而且人为因素影响校直精度的稳定检测传感器时

3、，主控CPU立即通过触摸屏控制器读取触控点性，与国外采用的自动化和半自动化校直设备相比存在较大的水平坐标，随后旋转机构反转90度，使工件最大弯曲点朝差距。而国外设备价格昂贵，一般中小企业无法承受设备升上，旋转机构停止转动。主控计算机根据弯曲检测传感器的级换代所付出的代价。当前位置计算最大弯曲点的弯曲量。校直推力电机在水平现阶段企业迫切需要一款钻杆全自动校直机，而企业对移动滑台的带动下平移到最大弯曲点的正上方，为校直做好钻杆全自动校直机的研制一直在苦苦探索之中。研制钻杆准备。推力电机与激光位移传感器构成闭环控制系统，采用全自动压力校直机有着非常重大的现实意义。在研制过程增量式PID控

4、制推杆电机的推力，提高钻杆的校直精度。当中，钻杆弯曲状况在线检测方法是一项关键技术。只要能测最大弯曲点校直完成后，旋转机构向传感器方向旋转90度，出钻杆轴心线上最大的弯曲点，就可以依据弯曲曲率，用液如果没有触碰到检测触摸屏，则说明此处已经校直。中央处压顶杆及激光测距传感器组成的闭环控制系统对其进行校理计算机控制传感器滑动平台继续移动0.05mm，待旋转机正，直到钻杆轴线的直线度在误差规定范围内。构旋转一周后，传感器滑动平台继续向轴心移动0.05mm。2系统构成和工作原理如此往复，直到滑动平台移动到距轴心的距离在允许的公差2.1系统构成范围内时，说明工件的校直完成。传感器自动归位，校

5、直推全自动钻杆校直机主要由机械系统和电控系统两大部力电机也自动归位。完成一个完整的钻杆校直过程。分组成。机械系统主要由弯曲检测系统移动滑台、主旋转系统、钻杆校直系统、激光检测系统等四部分组成。其中弯曲水平滑台1检测系统又由移动滑台和触摸传感器组成；主旋转系统由驱电动推杆动步进电机、卡盘、V槽支撑组成；钻杆校直系统由水平移动激光位移传感器弯曲检测传感器滑台和推杆电机组成。电控系统由步进电机驱动器，直流电旋转夹紧机构机驱动器、激光传感器接口电路、触摸屏控制器、电源系统、人机接口电路和主控MCU电路组成。系统结构如图1所水平滑台2支撑机构支撑机构示。图1系统结构图————————————

6、——作者简介：杜锋，男，安徽淮北人，硕士，讲师，工程师。研究方向：电子信息，自动控制。基金项目：淮安市科技支撑计划项目：“全自动钻杆校直机研制”，项目编号：HAG2012013。-60-基金项目学术探讨2015年第3期
X0Lx按键与显示系统=X2-X1L(1)滑台1控制器由式（1）则有：滑台2控制器X0主控激光位移Lx=*L旋转夹紧128传感器电路X2-X1(2)控制器根据式（2）则可有主控CPU计算出弯曲点的位置。实滑台1控制器测数据如表1所示。系统电源表1钻杆弯曲点实测参数图2电控系统框图序号实际值实测值误差1109.98-0.023硬件电路设计22020.03+0.03全自

7、动钻杆校直机控制电路主要由步进电机控制器、33029.95-0.05直流推杆电机控制器、大功率直流稳压电源、触摸屏传感器44040.05+0.05接口电路、激光位移传感器接口电路、人机接口电路、主控55050.04+0.04CPU系统电路组成。电控系统框图如图2所示。下面主要66059.96-0.04介绍触摸屏接口电路和激光位移传感器接口电路。77070.03+0.033.1弯曲点检测电路设计88080.05+0.05触摸屏传感器是测量钻杆弯曲的核心组成部分，触屏传9