CN103983192A

CN103983192A - 一种零件质量缺陷检测仪及利用该检测仪进行检测的方法

Info

Publication number: CN103983192A
Application number: CN201410241352.6A
Authority: CN
Inventors: 张鹏; 周晓孟
Original assignee: Qilu University of Technology
Current assignee: Qilu University of Technology
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2014-08-13

Abstract

本发明涉及机械零件检测领域，特别涉及一种零件质量缺陷检测仪及利用该检测仪进行检测的方法。它由PLC控制系统控制各步进电机的运行，带动检测仪上的激光传感器扫描零件，向PLC控制系统传递数据，并将收集到的数据传递给计算机，由计算机将扫描到的数据与计算机数据库中标准零件的数据进行误差对比分析，检测出不合格的零件。本发明结构简单，使用方便，成本低，自动化程度高，不用接触机器零件就可以将有缺陷的零件检测出来，非常方便。

Description

一种零件质量缺陷检测仪及利用该检测仪进行检测的方法

（一）技术领域

本发明涉及机械零件检测领域，特别涉及一种零件质量缺陷检测仪及利用该检测仪进行检测的方法。

（二）背景技术

在机械零部件生产过程中，零件尺寸测量及其质量检测占有重要地位，而传统的测量方法有利用千分尺、游标卡尺或量规等进行测量，或者用物理方法测量，如压电转换测量，利用霍尔元件进行测量等。这些测量大都是测量装置与被测物体直接相接触，但有些被测量零件不易与测量装置接触或接触后测量精度不高或者被测零件为辐射体、高温物体而且有些零件只需要检测某些关键部位，这时传统测量方法的局限性就显现出来了。而国内外CCD激光测量仪等设备价格高，因此，需要提出一种非接触式的能够检测零件关键点位的经济型检测仪。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种结构简单、价格低廉、不用接触被检零件即可进行检测的零件质量缺陷检测仪，同时提供了采用该检测仪进行检测的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种零件质量缺陷检测仪，其特征是，包括X轴滑轨，所述X轴滑轨一侧连接有零件放置台，所述X轴滑轨上设有X轴丝杠，所述X轴丝杠上套有X轴滑块，所述X轴丝杠的一端连接X轴步进电机，所述X轴滑轨左端从内至外依次设有X轴左接近开关和X轴左行程开关，所述X轴滑轨右端从内至外依次设有X轴右接近开关和X轴右行程开关，所述X轴滑块上设有平行的Y轴丝杠和Y轴滑轨，所述Y轴滑轨设有套在Y轴丝杠上的Y轴滑块，所述Y轴丝杠的顶端连接Y轴步进电机，所述Y轴滑轨的上端从上至下依次设有Y轴上行程开关和Y轴上接近开关，所述Y轴滑轨的下端从上至下依次设有Y轴下接近开关和Y轴下行程开关，所述Y轴滑块上设有开口向下的框架，框架上设有激光传感器，所述框架和零件放置台位于X轴滑轨的同一侧；所述X轴左行程开关和X轴右行程开关分别与X轴步进电机电路连接，所述Y轴上行程开关和Y轴下行程开关分别与Y轴步进电机电路连接。

所述Y轴丝杠为滚珠丝杠。

利用上述零件质量缺陷检测仪进行检测的方法，其特征是，其步骤如下：首先将计算机及检测仪上的激光传感器、X轴步进电机和Y轴步进电机与PLC控制系统连接，再将标准零件数据导入计算机：先画出标准零件三维模型图，再建立一个专门的数据库用来存放标准零件所有数据，然后将零件的三维模型以数据的方式存入建好的数据库中；然后启动计算机、激光传感器与PLC控制系统，在PLC控制系统的控制下将激光传感器移动至需要检测的关键检测点平面，用计算机驱动PLC控制系统带动测量装置扫描零件尺寸数据，将扫描到的数据与数据库中标准零件的数据进行误差对比分析，若所测数据在误差范围内，则表明该零件合格，若所测数据超出误差范围，则零件不合格。

本发明的有益效果是：

本发明结构简单，使用方便，成本低，自动化程度高，不用接触机器零件就可以将有缺陷的零件检测出来，非常方便。

（四）附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的工作原理示意图；

图3为本发明的检测流程图；

图4-图18为PLC控制系统程序中各功能块及其功能表。

图中，1 X轴滑轨，2零件放置台，3 X轴丝杠，4 X轴步进电机，5 X轴左接近开关，6 X轴左行程开关，7 X轴右接近开关，8 X轴右行程开关，9 X轴滑块，10 Y轴丝杠，11 Y轴滑轨，12轴承座，13 Y轴步进电机，14 Y轴滑块，15 Y轴上行程开关，16 Y轴上接近开关，17 Y轴下接近开关，18 Y轴下行程开关，19框架，20激光传感器。

（五）具体实施方式

附图为本发明的具体实施例。如图1至图3所示，该种零件质量缺陷检测仪，包括X轴滑轨1，X轴滑轨1的一侧连接有零件放置台2， X轴滑轨1上设有X轴丝杠3，X轴丝杠3的两端通过轴承座12固定在X轴滑轨1上，X轴丝杠3的一端连接X轴步进电机4，X轴滑轨1左端从内至外依次设有X轴左接近开关5和X轴左行程开关6，X轴滑轨1右端从内至外依次设有X轴右接近开关7和X轴右行程开关8，X轴丝杠3上套有X轴滑块9，X轴滑块9能在X轴右接近开关7和X轴左接近开关5之间来回移动，X轴左行程开关6和X轴右行程开关8分别与X轴步进电机4电路连接；在X轴滑块9上设有纵向平行的Y轴丝杠10和Y轴滑轨11，Y轴丝杠10最好为滚珠丝杠，Y轴丝杠10的两端通过轴承座12固定在Y轴滑轨11上，Y轴丝杠10的顶端连接Y轴步进电机13，Y轴滑轨11上设置有Y轴滑块14，该Y轴滑块14套在Y轴丝杠10上，Y轴滑轨11的上端从上至下依次设有Y轴上行程开关15和Y轴上接近开关16， Y轴滑轨11的下端从上至下依次设有Y轴下接近开关17和Y轴下行程开关18，Y轴滑块14在Y轴上接近开关16和Y轴下接近开关17之间上下移动，Y轴上行程开关15和Y轴下行程开关18分别与Y轴步进电机13电路连接；在Y轴滑块14上设有开口向下的框架19，框架19上设有激光传感器20，框架19和零件放置台2位于X轴滑轨1的同一侧。

利用上述零件质量缺陷检测仪进行检测的方法，其步骤如下：如图2所示，首先将计算机及检测仪上的激光传感器、X轴右接近开关、X轴左接近开关、Y轴上接近开关、Y轴下接近开关、X轴步进电机和Y轴步进电机与PLC控制系统连接，再将标准零件数据导入计算机：先画出标准零件三维模型图，再建立一个专门的数据库用来存放标准零件所有数据，然后将零件的三维模型以数据的方式存入建好的数据库中；然后启动PLC控制系统、计算机、激光传感器，PLC控制系统发射脉冲信号给Y轴步进电机Y轴步进电机带动Y轴丝杠旋转，同时Y轴滑块下降带动框架下降，框架带动激光传感器移动至需要检测的关键检测点平面，此时计算机驱动PLC控制系统，PLC控制系统又向X轴步进电机发射脉冲信号，发射脉冲信号开始运转带动X轴丝杠旋转，在X轴丝杠的带动下，X滑块向零件放置台移动，在此过程中，激光传感器一直能接收到对射信号，当激光传感器移动到被测零件边缘时，激光传感器接收不到对射信号，此时开始计算X轴步进电机的工作的脉冲信号数量，X轴步进电机继续工作，X轴滑块继续移动，当对射式激光传感器的对射光线即将要离开被测零件时又会收到对射光线，此时结束计算X轴步进电机的工作的脉冲信号，则可根据脉冲信号的数量得到被测界面的尺寸，与标准尺寸进行对比可检测零件是否合格；若所测数据在误差范围内，则表明该零件合格，若所测数据超出误差范围，则零件不合格。

当X轴滑块触碰到X轴左行程开关或X轴右行程开关时及Y轴滑块触碰到Y轴上接近开关或Y下接近开关时，X轴左行程开关或X轴右行程开关或Y轴上接近开关或Y下接近开关会将信号发送到PLC控制系统，PLC控制系统再向X轴步进电机或Y轴步进电机发送翻转信号，使X轴滑块或Y轴滑块向相反方向运动；如果上述各接近开关失灵继续前行触碰到各自方向的行程开关时，该行程开关所连接的步进电机就会断电，停止运行，从而保障整套装置安全有效地运行。

以下为PLC程序功能块：

本实施例采用的是西门子S7200系列DC输出PLC控制系统，其本体脉冲串输出（PTO）提供了应用库MAP SERV Q0.0和MAP SERV Q0.1,分别用于Q0.0和Q0.1的脉冲串输出，如图4所示；各个功能块的功能如图5所示。

该块用于传递全局参数，每个扫描周期都需要被调用。功能块如图6所示，功能描述见图7。

Velocity_SS 是最小脉冲频率，是加速过程的起点和减速过程的终点。

Velocity_Max 是最大小脉冲频率，受限于电机最大频率和PLC的最大输出率。

在程序中若输入超出（Velocity_SS，Velocity_Max）范围的脉冲频率，将会被Velocity_SS或 Velocity_Max 所取代。

accel_dec_time 是由 Velocity_SS 加速到 Velocity_Max 所用的时间（或由Velocity_Max 减速到 Velocity_SS 所用的时间，两者相等），范围被规定为 0.02 ~ 32.0 秒，但最好不要小于0.5秒。

该块用于将一个位置量转化为一个脉冲量，因此它可用于将一段位移转化为脉冲数，或将一个速度转化为脉冲频率。功能块如图8所示，功能描述见如9；该功能块的计算公式如图10所示。

功能块如图11，功能描述见图12.

该功能块用于寻找参考点，在寻找过程的起始，电机首先以 Start_Dir 的方向，Homing_Fast_Spd 的速度开始寻找；在碰到limit switch (“Fwd_Limit” or “Rev_Limit”)后，减速至停止，然后开始相反方向的寻找；当碰到参考点开关(input I0.0; withQ0_1_Home: I0.1)的上升沿时，开始减速到 “Homing_Slow_Spd”。如果此时的方向与“Final_Dir” 相同，则在碰到参考点开关下降沿时停止运动，并且将计数器HC0的计数值设为“Position” 中所定义的值。如果当前方向与 “Final_Dir” 不同，则必然要改变运动方向，这样就可以保证参考点始终在参考点开关的同一侧（具体是那一侧取决于 “Final_Dir”）。

寻找参考点的状态可以通过全局变量 “Homing_State” 来监测，如图13：

该功能块用于让轴按照指定的方向和频率运动，在运动过程中可对频率进行更改。功能块如图14，功能描述见图15。

Q0_x_MoveVelocity 功能块只能通过 Q0_x_Stop block 功能块来停止轴的运动，如图16：

该功能块用于使轴减速直至停止，功能块如图17，功能描述见图18。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。

Claims

1.一种零件质量缺陷检测仪，其特征是，包括X轴滑轨（1），所述X轴滑轨（1）一侧连接有零件放置台（2），所述X轴滑轨（1）上设有X轴丝杠（3），所述X轴丝杠（3）上套有X轴滑块（9），所述X轴丝杠（3）的一端连接X轴步进电机（4），所述X轴滑轨（1）左端从内至外依次设有X轴左接近开关（5）和X轴左行程开关（6），所述X轴滑轨（1）右端从内至外依次设有X轴右接近开关（7）和X轴右行程开关（8），所述X轴滑块（9）上设有平行的Y轴丝杠（10）和Y轴滑轨（11），所述Y轴滑轨（11）设有套在Y轴丝杠（10）上的Y轴滑块（14），所述Y轴丝杠（10）的顶端连接Y轴步进电机（13），所述Y轴滑轨（11）的上端从上至下依次设有Y轴上行程开关（15）和Y轴上接近开关（16），所述Y轴滑轨（11）的下端从上至下依次设有Y轴下接近开关（17）和Y轴下行程开关（18），所述Y轴滑块（9）上设有开口向下的框架（19），框架（19）上设有激光传感器（20），所述框架（19）和零件放置台（2）位于X轴滑轨（1）的同一侧；所述X轴左行程开关（6）和X轴右行程开关（8）分别与X轴步进电机（4）电路连接，所述Y轴上行程开关（15）和Y轴下行程开关（18）分别与Y轴步进电机（13）电路连接。

2.根据权利要求1所述的零件质量缺陷检测仪，其特征是，所述Y轴丝杠（10）为滚珠丝杠。

3.利用权利要求1或2所述的零件质量缺陷检测仪进行检测的方法，其特征是，其步骤如下：首先将计算机及检测仪上的激光传感器、X轴步进电机和Y轴步进电机与PLC控制系统连接，再将标准零件数据导入计算机：先画出标准零件三维模型图，再建立一个专门的数据库用来存放标准零件所有数据，然后将零件的三维模型以数据的方式存入建好的数据库中；然后启动PLC控制系统、计算机、激光传感器，在PLC控制系统的控制下将激光传感器移动至需要检测的关键检测点平面，用计算机驱动PLC控制系统带动测量装置扫描零件尺寸数据，将扫描到的数据与数据库中标准零件的数据进行误差对比分析，若所测数据在误差范围内，则表明该零件合格，若所测数据超出误差范围，则零件不合格。