CN103673965A - 基于dsp的端子质量检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种端子质量检测系统，尤其涉及一种基于DSP的端子质量检测系统以及采用该系统的检测方法。本发明的基于DSP的端子质量检测系统，包括动态力传感器、液晶显示器、报警器、输出控制模块、供电电源模块和主处理器，动态力传感器、液晶显示器、报警器、输出控制模块分别与主处理器通信，供电电源模块分别与动态力传感器、输出控制模块、主处理器电连接。本发明的基于DSP的端子质量检测系统及采用该系统的检测方法，可以在DSP平台上实现线束接线端子加工质量的快速、准确的判断；结构简单，体积小，判断迅速、准确率高，价格远低于同类产品。同时此技术可以应用在别的以冲压方式加工制造的产品的质量检测上。
Description
技术领域
本发明涉及一种端子质量检测系统，尤其涉及一种基于DSP的端子质量检测系统以及采用该系统的检测方法。
背景技术
现在大多数生产线都是人工肉眼检测端子质量，很少采用自动检测设备。现有自动端子质量检测的厂商所使用的方式分为：
1.通过位移传感器，检测端子压着机冲头的每次位置变化，如果变化过大，则判断为本次端子压着不合格，如果在一定的范围内，则判断为合格，所以误判率高。
2.通过显微镜摄像头，拍照之后做图像识别检测，其体积大、时间长、成本高。
发明内容
本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种基于DSP的端子质量检测系统，其提高了端子质量检测的效率和准确率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括动态力传感器、液晶显示器、报警器、输出控制模块、供电电源模块和主处理器，动态力传感器、液晶显示器、报警器、输出控制模块分别与主处理器通信，供电电源模块分别与动态力传感器、输出控制模块、主处理器电连接；
所述的动态力传感器把接线端子在冲压过程中的所受的压力信号转换成电压信号，主处理器采集由动态力传感器转换的电压信号，经过数字低通滤波器滤波后，进行FFT运算，将本次端子压着信号从时域转换到频率域，经过频率域的鉴别算法后，判断本次压着是否合格，同时把本次压着的信号波形、压着结果以及压着参数等显示在彩色液晶显示屏上；若主处理器判断端子质量不合格，报警器红灯报警，并通过输出控制模块控制端子压着机停机；若质量合格，则报警器绿灯亮，输出控制模块不做动作，继续下一个行程。
通过动态力传感器采集每次端子的冲压时域波形（和方式2一样），之后经过基于DSP处理器的快速计算，把信号从时域转换到频率域，从而得到被采集波形的频率组成部分，之后和标准信号的频率组成部分相对比，从而判断本次端子质量是否合格。因为频率组成部分的数量少，因此，匹配的计算数量少，搜易判断时间短，效率高。
所述的主处理器采用STM32F407型号。
本发明的另一个目的是提供一种基于DSP的端子质量检测系统的检测方法，包括如下步骤：
（1）将产品的线束端子放置到端子压着机上，当端子压着机的冲头向下移动接触到压线端子后，在压线端子下面的动态力传感器能够检测出冲头压在端子上的压力，随着冲头继续下移，端子上的压力逐渐增大，当冲头下压到最底端时，端子的压力最大，之后冲头开始上移，端子所受的压力减小，最后冲头与端子分开，移动到最高端，完成一次端子压着行程；
（2）在整个行程中，动态力传感器实时的反映端子所受压力大小，并以电压信号线性成比例输出此压力值，动态力传感器输出0-10V对应端子受力0-50000N；
（3）端子加工过程中受力情况采集通过主处理器的A/D转换器完成，A/D转换器把动态力传感器输出的电压信号，采集到主处理器，并存储在主处理器的内存里；
（4）主处理器判断A/D转换器采集的电压值是否大于一个基准阈值：当采集的电压值小于预先设定的基准阈值时，主处理器不存储数据；当采集的电压值大于基准阈值时，开始连续采集256个数据，此256个数据记录了端子在一个完整的压着周期内的受力情况：端子受力从小到大，到最大值后开始减小，直至受力结束；
（5）主处理器采用DSP技术，对上述256个时域数据进行FFT运算，得到非周期时域信号的频率域数据，即非周期时域信号的频率成分组成数据，最后把得到的256个频率域数据和标准信号频域数据对比，经过鉴别算法，判断该加工完成的端子是否合格。
在对电线线束接线端子加工的过程中，通过对安装在端子压着机底部的动态压力传感器输出动态力值的连续、实时采样和存储，并利用基于DSP技术的FFT算法将存储的时域信号转换成频率域信号，使用频率域分析方法处理采集的动态力值数据在频域的特性，结合频域特有的专用鉴别方法（分析被测波形的频率组成部分），完成对压线端子质量的实时检测、是否合格、状态显示以及相应的报警、停机等操作。
步骤（4）中的采样频率是2000Hz，采样时间是256*（1/2000）=128ms。
步骤（5）中所述的标准信号频域数据是通过对n次成功的端子加工所采集和记录的频域数据拟合后得到的，其n次成功的端子加工判断，是靠人工对加工完的端子观察其外形和所压电线：外形整齐，没有压断的电线内芯，没有压着电线外面的绝缘层，则判断为合格；经过n次采集和记录，对n次的成功端子加工的256个频域数据的每个点做算术平均值，得到标准信号的频域数据；所述的n可以人为设定。
步骤（5）中所述的鉴别算法：由于压着信号是低频非周期信号，所以其频率组成部分主要以低频分量为主，因此只需要比较频率域数据的前m项，用采集的频域数据的前m项，对应减去标准信号的频域数据的前m项，得到m个差值，依次判断这m个差值是否大于设定的基准阈值，如果有一个大于基准阈值，就判为不合格；当所有m个差值都小于基准阈值，则判为合格，其中所述的m不大于20。
本发明的基于DSP的端子质量检测系统及采用该系统的检测方法，可以在DSP平台上实现线束接线端子加工质量的快速、准确的判断；结构简单，体积小，判断迅速、准确率高，价格远低于同类产品。同时此技术可以应用在别的以冲压方式加工制造的产品的质量检测上。
附图说明
图1为本发明的模块结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的基于DSP的端子质量检测系统，包括动态力传感器、液晶显示器、报警器、输出控制模块、供电电源模块和主处理器，动态力传感器、液晶显示器、报警器、输出控制模块分别与主处理器通信，供电电源模块分别与动态力传感器、输出控制模块、主处理器电连接；
所述的动态力传感器把接线端子在冲压过程中的所受的压力信号转换成电压信号，主处理器采集由动态力传感器转换的电压信号，经过数字低通滤波器滤波后，进行FFT运算，将本次端子压着信号从时域转换到频率域，经过频率域的鉴别算法后，判断本次压着是否合格，同时把本次压着的信号波形、压着结果以及压着参数等显示在彩色液晶显示屏上；若主处理器判断端子质量不合格，报警器红灯报警，并通过输出控制模块控制端子压着机停机；若质量合格，则报警器绿灯亮，输出控制模块不做动作，继续下一个行程。
所述的主处理器采用ST公司的基于CORTEX-M4内核（具有DSP内核）的STM32F407型号。
本发明的基于DSP的端子质量检测系统的检测方法，包括如下步骤：
（1）将产品的线束端子放置到端子压着机上，当端子压着机的冲头向下移动接触到压线端子后，在压线端子下面的动态力传感器能够检测出冲头压在端子上的压力，随着冲头继续下移，端子上的压力逐渐增大，当冲头下压到最底端时，端子的压力最大，之后冲头开始上移，端子所受的压力减小，最后冲头与端子分开，移动到最高端，完成一次端子压着行程；
（2）在整个行程中，动态力传感器实时的反映端子所受压力大小，并以电压信号线性成比例输出此压力值，动态力传感器输出0-10V对应端子受力0-50000N；
（3）端子加工过程中受力情况采集通过主处理器的A/D转换器完成，A/D转换器把动态力传感器输出的电压信号，采集到主处理器，并存储在主处理器的内存里；
（4）主处理器判断A/D转换器采集的电压值是否大于一个基准阈值：当采集的电压值小于预先设定的基准阈值时，主处理器不存储数据；当采集的电压值大于基准阈值时，开始连续采集256个数据，此256个数据记录了端子在一个完整的压着周期内的受力情况：端子受力从小到大，到最大值后开始减小，直至受力结束；
（5）主处理器采用DSP技术，对上述256个时域数据进行FFT运算，得到非周期时域信号的频率域数据，即该非周期时域信号的频率成分组成数据，最后把得到的256个频率域数据和标准信号频域数据对比，经过鉴别算法，判断该加工完成的端子是否合格。
步骤（4）中的采样频率是2000Hz，采样时间是256*（1/2000）=128ms。
步骤（5）中所述的标准信号频域数据是通过对n次成功的端子加工所采集和记录的频域数据，拟合后得到的，其n次成功的端子加工判断，是靠人工对加工完的端子，观察其外形和所压电线：外形整齐，没有压断的电线内芯，没有压着电线外面的绝缘层，则判断为合格；经过n次采集和记录，对n次的成功端子加工的256个频域数据的每个点做算术平均值，得到标准信号的频域数据；所述的n可以人为设定。
步骤（5）中所述的鉴别算法：由于压着信号是低频非周期信号，所以其频率组成部分主要以低频分量为主，因此只需要比较频率域数据的前m项（m一般小于20，可以设定），用采集的频域数据的前m项，对应减去标准信号的频域数据的前m项，得到m个差值，依次判断这m个差值是否大于设定的基准阈值，如果有一个大于基准阈值，就判为不合格；当所有m个差值都小于基准阈值，则判为合格。
Claims (6)
1.一种基于DSP的端子质量检测系统，其特征在于，包括动态力传感器、液晶显示器、报警器、输出控制模块、供电电源模块和主处理器，动态力传感器、液晶显示器、报警器、输出控制模块分别与主处理器通信，供电电源模块分别与动态力传感器、输出控制模块、主处理器电连接；
所述的动态力传感器把接线端子在冲压过程中的所受的压力信号转换成电压信号，主处理器采集由动态力传感器转换的电压信号，经过数字低通滤波器滤波后，进行FFT运算，将本次端子压着信号从时域转换到频率域，经过频率域的鉴别算法后，判断本次压着是否合格，同时把本次压着的信号波形、压着结果以及压着参数等显示在彩色液晶显示屏上；若主处理器判断端子质量不合格，报警器红灯报警，并通过输出控制模块控制端子压着机停机；若质量合格，则报警器绿灯亮，输出控制模块不做动作，继续下一个行程。
2.根据权利要求1所述的基于DSP的端子质量检测系统，其特征在于，所述的主处理器采用STM32F407型号。
3.一种采用上述任一权利要求所述的基于DSP的端子质量检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将产品的线束端子放置到端子压着机上，当端子压着机的冲头向下移动接触到压线端子后，在压线端子下面的动态力传感器能够检测出冲头压在端子上的压力，随着冲头继续下移，端子上的压力逐渐增大，当冲头下压到最底端时，端子的压力最大，之后冲头开始上移，端子所受的压力减小，最后冲头与端子分开，移动到最高端，完成一次端子压着行程；
（2）在整个行程中，动态力传感器实时的反映端子所受压力大小，并以电压信号线性成比例输出此压力值，动态力传感器输出0-10V对应端子受力0-50000N；
（3）端子加工过程中受力情况采集通过主处理器的A/D转换器完成，A/D转换器把动态力传感器输出的电压信号，采集到主处理器，并存储在主处理器的内存里；
（4）主处理器判断A/D转换器采集的电压值是否大于一个基准阈值：当采集的电压值小于预先设定的基准阈值时，主处理器不存储数据；当采集的电压值大于基准阈值时，开始连续采集256个数据，此256个数据记录了端子在一个完整的压着周期内的受力情况：端子受力从小到大，到最大值后开始减小，直至受力结束；
（5）主处理器采用DSP技术，对上述256个时域数据进行FFT运算，得到非周期时域信号的频率域数据，即该非周期时域信号的频率成分组成数据，最后把得到的256个频率域数据和标准信号频域数据对比，经过鉴别算法，判断该加工完成的端子是否合格。
4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，步骤（4）中的采样频率是2000Hz，采样时间是256*（1/2000）=128ms。
5.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，步骤（5）中所述的标准信号频域数据是通过对n次成功的端子加工所采集和记录的频域数据拟合后得到的，其n次成功的端子加工判断，是靠人工对加工完的端子观察其外形和所压电线：外形整齐，没有压断的电线内芯，没有压着电线外面的绝缘层，则判断为合格；经过n次采集和记录，对n次的成功端子加工的256个频域数据的每个点做算术平均值，得到标准信号的频域数据；所述的n可以人为设定。
6.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，步骤（5）中所述的鉴别算法：由于压着信号是低频非周期信号，所以其频率组成部分主要以低频分量为主，因此只需要比较频率域数据的前m项，用采集的频域数据的前m项，对应减去标准信号的频域数据的前m项，得到m个差值，依次判断这m个差值是否大于设定的基准阈值，如果有一个大于基准阈值，就判为不合格；当所有m个差值都小于基准阈值，则判为合格，其中所述的m不大于20。
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