CN106444642A - 慢波组件管壳挤压及检测的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种慢波组件管壳挤压及检测的控制系统，包括微控制单元、管壳挤压驱动单元和形变信息检测单元，所述微控制单元包括触摸控制屏和单片机，所述触摸控制屏与单片机连接，所述单片机分别与管壳挤压驱动单元和形变信息检测单元连接；本发明的慢波组件管壳挤压及检测的控制系统可以按照用户指定的挤压速度开始管壳挤压动作，可以按照用户预设的挤压终止条件结束管壳挤压动作，并有一系列保护功能阻止设备损坏，实时显示及保存用户需要的压力数据及位移数据，最终实现精确控制和监测慢波组件装配过程中的管壳挤压力和管壳形变量。

Description

慢波组件管壳挤压及检测的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及微波电子器件的装配自动化领域，具体涉及一种慢波组件管壳挤压及检测的控制系统及控制方法。

背景技术

行波管是靠连续调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管，由电子枪、磁聚焦系统、慢波组件、输入输出装置以及收集极五大部分组成。其中慢波组件是行波管的重要部分，它的作用是提供一个具有接近于电子运动速度的轴向传播速度和足够强的轴向电磁场的高频电磁场。此电磁场与电子注相互作用，使信号得到放大。慢波结构的尺寸和形状确定了高频场的分布和传播速度，从而决定了电子注与波的互作用效果，因此在螺旋慢波结构行波管中，螺旋慢波组件的挤压质量对增益、相位的影响不可忽略。因此，慢波组件的制作过程中，对螺线的位置、夹持杆的角度、螺线与夹持杆及管壳的配合松紧度都有很高的要求。

行波管慢波组件装配即将螺旋线、夹持杆装配到管壳之中，实现管壳、夹持杆和螺旋线之间的良好接触。目前常见的方法是采用冷弹压装配方式，利用管壳的弹性形变实现对夹持杆和螺旋线的夹持固定，这一过程需要特殊设备使金属产生可控的弹性变形。

然而，目前行业内多采用三爪卡盘机构，对管壳以三方向施力。由于是人工手动操作，管壳的挤压过程和变形量无法精确控制，往往容易造成慢波组件的损坏，无法满足慢波组件的设计装配需求。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术上的问题，本发明提供了一种慢波组件管壳挤压及检测的控制系统及控制方法，以便精确控制和检测慢波组件装配过程中的管壳挤压力和管壳形变量。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种慢波组件管壳挤压及检测的控制系统，包括：微控制单元、管壳挤压驱动单元和形变信息检测单元，所述微控制单元包括触摸控制屏和单片机，所述触摸控制屏与单片机连接，所述单片机分别与管壳挤压驱动单元和形变信息检测单元连接；所述触摸控制屏用于显示实时压力及位移传感器数据，响应用户操作，所述单片机用于保存和利用压力及位移传感器的数据、与触摸控制屏通信并发送指令、驱动伺服电机转动及控制电磁铁通断。

进一步地，所述单片机包括通信接口单元、数据寄存单元和命令发送单元，所述通信接口单元与数据寄存单元和命令发送单元连接；

所述通信接口单元用于读取位移传感器、压力传感器、接近开关、电磁铁的数据信号，接收触摸控制屏的控制指令并发送到命令发送单元；

所述数据寄存单元用于保存当前时刻的位移数据、压力数据及用户保存的历史数据；

所述命令发送单元用于控制电磁铁和伺服电机驱动器。

进一步地，所述管壳挤压驱动单元包括伺服驱动器、伺服电机、电源滤波器、减速箱和管壳挤压机械结构，所述电源滤波器与伺服驱动器连接，所述伺服驱动器与伺服电机连接，所述伺服电机与减速箱连接，所述减速箱与管壳挤压机械结构连接，所述伺服驱动器还与命令发送单元连接；所述伺服驱动器用于控制伺服电机的转向和转速，所述伺服电机通过减速箱驱动管壳挤压机械结构进行相应的运动。

进一步地，所述形变信息检测单元包括位移传感器、位移信号放大器、压力传感器和压力信号放大器，所述位移传感器与位移信号放大器连接，所述压力传感器与压力信号放大器连接，所述位移信号放大器和压力信号放大器同时与通信接口单元连接，所述位移传感器用于检测管壳挤压过程中的径向位移变形，所述压力传感器用于检测管壳挤压过程中外壁所受压力。

进一步地，所述控制系统还包括开关电源组、接近开关和电磁铁，所述接近开关和电磁铁与通信接口单元连接，所述开关电源组包括若干电源盒，所述电源盒分别为单片机、触摸控制屏、位移传感器和压力传感器供电。

本发明还包括一种慢波组件管壳挤压及检测的控制方法，包含两个工作步骤：

步骤S1，挤压管壳并装配慢波组件，具体流程为：

1)接通220V外部电源，用户单击电机大量程正转按钮，驱动挤压机械结构不断挤压管壳外壁，如若正向接近开关没有触发单片机中断功能，继续单击电机大量程正转按钮，此时触摸控制屏实时显示压力传感器及位移传感器的数值，当压力传感器数值Fx大于系统预设的挤压预紧力Fy时，系统使电机大量程正转按钮自动失效，同时压力传感器及位移传感器示数置零，单片机控制电磁铁得电，驱动机械结构使得位移传感器处于测量工位；

2)接着用户单击电机小量程正转按钮，同时不断尝试将螺旋线和夹持杆放入管壳，慢波组件装配成功则系统自动结束挤压动作，如若此过程中位移传感器数值Hx大于挤压变形最大允许值Hmax，或者压力传感器数值Fx大于挤压应力最大允许值Fmax，或者正向接近开关触发，系统自动中断电机小量程正转运动，此时如若螺旋线和夹持杆未成功放入管壳，用户可以选择修改小量程挤压中断的预设条件，提高挤压变形及应力的最大允许值Hmax和Fmax，继续尝试将螺旋线和夹持杆放入管壳，直至慢波组件装配成功，系统结束挤压动作，自动记录此时的位移传感器数值Hx和压力传感器数值Fx；

步骤S2，让系统恢复初始状态并抽出装配好的慢波组件，具体流程为：

用户单击电机反转按钮，驱动挤压机械结构松开已经装配好的慢波组件，直至反向接近开关触发中断，结束电机反转动作，与此同时电磁铁失电，机械结构使得位移传感器处于初始状态，最后抽出装配好的慢波组件，结束慢波组件的装配循环。

与现有技术相比，本发明的慢波组件管壳挤压及检测的控制系统可以按照用户指定的挤压速度开始管壳挤压动作，可以按照用户预设的挤压终止条件结束管壳挤压动作，并有一系列保护功能阻止设备损坏，实时显示及保存用户需要的压力数据及位移数据，最终实现精确控制和监测慢波组件装配过程中的管壳挤压力和管壳形变量。

附图说明

图1为本发明的慢波组件管壳挤压及检测的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所述的一种慢波组件管壳挤压及检测的控制系统作进一步说明。

图1展示了一种慢波组件管壳挤压及检测的控制系统，包括微控制单元、管壳挤压驱动单元、形变信息检测单元、开关电源组41、接近开关51、电磁铁61；

所述微控制单元包括：触摸控制屏11、通信接口单元12、命令发送单元13、数据寄存单元14；

所述管壳挤压驱动单元包括：伺服驱动器21、伺服电机22、减速箱23、管壳挤压机械结构24、电源滤波器25；

所述形变信息检测单元包括：位移传感器31、位移信号放大器32、压力传感器33、压力信号放大器34；

所述位移信号放大器32通过RS232接口与通信接口单元12连接；所述压力信号放大器34通过模拟量接口与通信接口单元12连接；所述触摸控制屏11通过TTL接口与通信接口单元12连接；所述接近开关51通过模拟量接口与通信接口单元12连接；所述电磁铁61通过模拟量接口与通信接口单元12连接；

为达到精确控制和监测慢波组件装配过程中的管壳挤压力和管壳形变量，本实用新型的技术方案分为两个工作步骤；

工作步骤一的目的为挤压管壳并装配慢波组件，具体实施流程为：接通220V外部电源，用户单击电机大量程正转按钮，驱动挤压机械结构不断挤压管壳外壁，如若正向接近开关没有触发单片机中断功能，继续单击电机大量程正转按钮，此时触摸控制屏实时显示压力传感器及位移传感器的数值，当压力传感器数值Fx大于系统预设的挤压预紧力Fy时，系统使电机大量程正转按钮自动失效，同时压力传感器及位移传感器示数置零，单片机控制电磁铁得电，驱动机械结构使得位移传感器处于测量工位；接着用户单击电机小量程正转按钮，同时不断尝试将螺旋线和夹持杆放入管壳，慢波组件装配成功则系统自动结束挤压动作，如若此过程中位移传感器数值Hx大于挤压变形最大允许值Hmax，或者压力传感器数值Fx大于挤压应力最大允许值Fmax，或者正向接近开关触发，系统自动中断电机小量程正转运动，此时如若螺旋线和夹持杆未成功放入管壳，用户可以选择修改小量程挤压中断的预设条件，提高挤压变形及应力的最大允许值Hmax和Fmax，继续尝试将螺旋线和夹持杆放入管壳，直至慢波组件装配成功，系统结束挤压动作，自动记录此时的位移传感器数值Hx和压力传感器数值Fx。

工作步骤二的目的是让系统恢复初始状态并抽出装配好的慢波组件，具体实施流程为：用户单击电机反转按钮，驱动挤压机械结构松开已经装配好的慢波组件，直至反向接近开关触发中断，结束电机反转动作，与此同时电磁铁失电，机械结构使得位移传感器处于初始状态，最后抽出装配好的慢波组件，结束慢波组件的装配循环。

综上所述，本发明的慢波组件管壳挤压及检测的控制系统可以按照用户指定的挤压速度开始管壳挤压动作，可以按照用户预设的挤压终止条件结束管壳挤压动作，并有一系列保护功能阻止设备损坏，实时显示及保存用户需要的压力数据及位移数据，最终实现精确控制和监测慢波组件装配过程中的管壳挤压力和管壳形变量。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种慢波组件管壳挤压及检测的控制系统，其特征在于：包括微控制单元、管壳挤压驱动单元和形变信息检测单元，所述微控制单元包括触摸控制屏和单片机，所述触摸控制屏与单片机连接，所述单片机分别与管壳挤压驱动单元和形变信息检测单元连接；所述触摸控制屏用于显示实时压力及位移传感器数据，响应用户操作，所述单片机用于保存和利用压力及位移传感器的数据、与触摸控制屏通信并发送指令、驱动伺服电机转动及控制电磁铁通断。

2.根据权利要求1所述的一种慢波组件管壳挤压及检测的控制系统，其特征在于：所述单片机包括通信接口单元、数据寄存单元和命令发送单元，所述通信接口单元与数据寄存单元和命令发送单元连接；

所述通信接口单元用于读取位移传感器、压力传感器、接近开关、电磁铁的数据信号，接收触摸控制屏的控制指令并发送到命令发送单元；

所述数据寄存单元用于保存当前时刻的位移数据、压力数据及用户保存的历史数据；

所述命令发送单元用于控制电磁铁和伺服电机驱动器。

3.根据权利要求1所述的一种慢波组件管壳挤压及检测的控制系统，其特征在于：所述管壳挤压驱动单元包括伺服驱动器、伺服电机、电源滤波器、减速箱和管壳挤压机械结构，所述电源滤波器与伺服驱动器连接，所述伺服驱动器与伺服电机连接，所述伺服电机与减速箱连接，所述减速箱与管壳挤压机械结构连接，所述伺服驱动器还与命令发送单元连接；所述伺服驱动器用于控制伺服电机的转向和转速，所述伺服电机通过减速箱驱动管壳挤压机械结构进行相应的运动。

4.根据权利要求1所述的一种慢波组件管壳挤压及检测的控制系统，其特征在于：所述形变信息检测单元包括位移传感器、位移信号放大器、压力传感器和压力信号放大器，所述位移传感器与位移信号放大器连接，所述压力传感器与压力信号放大器连接，所述位移信号放大器和压力信号放大器同时与通信接口单元连接，所述位移传感器用于检测管壳挤压过程中的径向位移变形，所述压力传感器用于检测管壳挤压过程中外壁所受压力。

5.根据权利要求1所述的一种慢波组件管壳挤压及检测的控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括开关电源组、接近开关和电磁铁，所述接近开关和电磁铁与通信接口单元连接，所述开关电源组包括若干电源盒，所述电源盒分别为单片机、触摸控制屏、位移传感器和压力传感器供电。

6.一种慢波组件管壳挤压及检测的控制方法，包含两个工作步骤：

步骤S1，挤压管壳并装配慢波组件，具体流程为：

1)接通220V外部电源，用户单击电机大量程正转按钮，驱动挤压机械结构不断挤压管壳外壁，如若正向接近开关没有触发单片机中断功能，继续单击电机大量程正转按钮，此时触摸控制屏实时显示压力传感器及位移传感器的数值，当压力传感器数值Fx大于系统预设的挤压预紧力Fy时，系统使电机大量程正转按钮自动失效，同时压力传感器及位移传感器示数置零，单片机控制电磁铁得电，驱动机械结构使得位移传感器处于测量工位；

2)接着用户单击电机小量程正转按钮，同时不断尝试将螺旋线和夹持杆放入管壳，慢波组件装配成功则系统自动结束挤压动作，如若此过程中位移传感器数值Hx大于挤压变形最大允许值Hmax，或者压力传感器数值Fx大于挤压应力最大允许值Fmax，或者正向接近开关触发，系统自动中断电机小量程正转运动，此时如若螺旋线和夹持杆未成功放入管壳，用户可以选择修改小量程挤压中断的预设条件，提高挤压变形及应力的最大允许值Hmax和Fmax，继续尝试将螺旋线和夹持杆放入管壳，直至慢波组件装配成功，系统结束挤压动作，自动记录此时的位移传感器数值Hx和压力传感器数值Fx；

步骤S2，让系统恢复初始状态并抽出装配好的慢波组件，具体流程为：

用户单击电机反转按钮，驱动挤压机械结构松开已经装配好的慢波组件，直至反向接近开关触发中断，结束电机反转动作，与此同时电磁铁失电，机械结构使得位移传感器处于初始状态，最后抽出装配好的慢波组件，结束慢波组件的装配循环。