CN111220311B - 一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置，包括：底板，在所述底板的底部设置有支腿；底板上设置有通孔；底板上方设置有检测体构件，检测体构件包括有底座，底座固定在底板上，在底座上设置有龙门架；底座上开设有弹丸回收入口，弹丸回收入口与所述的通孔对应，并且在所述通孔的下方设置有弹丸回收盘；龙门架的顶壁下方设置有滑道，滑道内配合有滑轮，滑轮连接有旋转连杆，旋转连杆连接有称体平面板，称体平面板与设置在底座上的防前移插销配合；在称体平面板与龙门架的左侧壁之间设置有压力传感器；龙门架的右侧壁上设置有筛选片，筛选片上设置有筛选孔；该检测装置还包括有用于检测弹丸的光纤传感器模块。
Description
技术领域
本发明属于抛丸机检测设备技术领域，具体涉及一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置。
背景技术
抛丸机是利用高速旋转的叶轮把丸、砂抛掷出去，高速撞击零件表面，达到表面处理的要求的机械设备。经过处理的丸、砂金属耐磨性、耐腐蚀性、美观度提高，同时增强喷涂的附着力和均匀性。不同的金属工件处理标准也不一样，这就要求获知不同的抛丸机和不同的弹丸的抛射力度、喷射角度、抛射速度以及抛喷时间等参数，以实现高效率抛喷。弹丸抛射角度和速度是抛喷效果重要参数。所以获取抛丸机不同转速、不同弹丸下的抛射角度和速度是非常重要。
目前，国内外抛丸机行业测量抛射角度和速度的设备和方法没有。测量抛丸机抛射力度主要采用两种形式：1.美国EI与美国HOPE品牌产品的阿尔门试片—阿尔门测量仪。该测量仪的原理：利用高速运动的弹丸流对金属表面的冲击而使表面产生循环塑性应变层，由此导致该层的显微组织发生有利的变化并使表层引入残余压应力场。阿尔门试片是用来表示抛喷丸效果的一种标准样块，材质为SAE1070弹簧钢，对其进行抛喷丸后，因为残余应力的作用会使试片产生一定得弧度，使用弧高度测试仪可以测得弧高度来换算出抛喷丸强度。该方面优点，简单可靠，但测量的数据不准确，无弹丸方向概念，且测量结果随机性很大，没得到普遍推广；2.日本新东SINTO技术的测量设备。该设备测量原理就是利用一个压力传感器，采用计算机进行实时采集传感器的压力信号，获取一定的数据进行后，进行分析获得抛射力度。该测量设备测定的数据具有很多不确定性，测量数据极不准确，仅作为研究弹丸抛射力作为概念。此为现有技术的不足之处。
有鉴于此，本发明提供一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置；以解决现有技术中存在的上述缺陷，是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：
一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置，包括：
底板，在所述底板的底部设置有支腿，所述的支腿上设置有调平螺母；底板上设置有通孔；
所述底板上方设置有检测体构件，所述的检测体构件包括有底座，所述的底座固定在底板上，在底座上设置有龙门架；
龙门架的前侧面设置有前面板挡板，龙门架的后侧面设置有后面板挡板；
底座上开设有弹丸回收入口，所述的弹丸回收入口与所述的通孔对应，并且在所述通孔的下方设置有弹丸回收盘；
龙门架的顶壁下方设置有滑道，所述的滑道内配合有滑轮，滑轮连接有旋转连杆，旋转连杆连接有称体平面板，称体平面板与设置在底座上的防前移插销配合，所述的防前移插销设置在称体平面板与弹丸回收入口之间；
在称体平面板与龙门架的左侧壁之间设置有压力传感器，压力传感器的一端固定在龙门架的左侧壁上，另一端连接所述的称体平面板；
龙门架的右侧壁上设置有筛选片，所述的筛选片上设置有筛选孔；
所述的弹丸回收入口位于龙门架的右侧壁与所述的称体平面板之间；
所述的底座上设置有水平基准刻度线，龙门架的右侧壁上设置有竖直基准刻度线；
该检测装置还包括有用于检测弹丸的光纤传感器模块；
所述的压力传感器包括：传感器支座，在所述的传感器支座上对称设置有两个挂耳，在挂耳上设置有耳孔，水平旋转轴的两端分别穿出耳孔，在水平旋转轴的两端位于挂耳的外部，并且在水平旋转轴的两端设置有水平轴承，所述的水平轴承位于耳孔中；其中一个水平轴承上安装有水平轴承盖；
在水平旋转轴上贯穿设置有旋转球体，在所述的传感器支座上开设有能够容纳所述旋转球体的空间；
所述的旋转球体上还开设有两个盲孔，盲孔内设置有竖直轴承，竖直轴承连接有竖直旋转轴，两个竖直旋转轴连接到弧形压力应变片的两端，所述的弧形压力应变片上设置有弹性基片，两竖直旋转轴的轴线重合，并且与水平旋转轴的轴线垂直且相交；
所述的弹性基片固定到称体平面板，并与称体平面板保持垂直；
该检测装置还包括有高速采集模块，所述的高速采集模块包括：
数字控制器，所述的数字控制器电连接有同步采集芯片、磁电隔离模块、铁电存储器和光纤传感器模块，所述的光纤传感器模块配合有激光发射器；
所述的同步采集芯片连接有差分放大电路，差分放大电路连接有桥测量电路，桥测量电路连接有滤波电路，滤波电路连接所述的压力传感器；
所述的磁电隔离模块通过电源芯片连接到宽电压模块，所述的宽电压模块连接有电源隔离模块，电源隔离模块的高压输出端连接有高压端三端稳压集成电路，电源隔离模块的低压输出端连接有低压端三端稳压集成电路，所述的高压端三端稳压集成电路连接到数字控制器和基准电压模块，所述的基准电压模块通过恒流源模块连接到桥测量电路；
所述的宽电压模块提供8-36V的直流电压；
所述的磁电隔离模块通过RS485模块连接到上位机；
所述的数字控制器还连接有手动开始按钮和手动结束按钮。
作为优选，所述的底板为T型槽底板；减轻底板自重。
作为优选，所述的支腿为吸盘式支腿，在所述底板的底部四角分别设置有一个吸盘式支腿；确保底板处于水平位置。
作为优选，所述的底座通过固定螺栓固定在所述的底板上；方便拆卸。
作为优选，在底座与龙门架之间设置有加强块；提高龙门架与底座之间的连接强度。
作为优选，所述的压力传感器设置有4个；全方位进行压力的采集。
作为优选，龙门架的右侧壁的的内侧设置有缓冲层；避免弹丸碰撞龙门架右侧壁。
作为优选，所述的底座上还设置有横向摄像模块，龙门架的顶部设置有竖向摄像模块；所述的数字控制器还连接有光电转换模块，所述的光电转换模块连接所述的横向摄像模块和竖向摄像模块。
作为优选，所述的数字控制器型号为STM32F767，所述的同步采集芯片的型号为ADS8548，所述的铁电存储器型号为MB85RS2MT，所述的差分放大电路型号为AD620，所述的电源芯片型号为MC33063，所述的电源隔离模块型号为27D-05D09RNL，所述的高压端三端稳压集成电路型号为LM7805，所述的低压端三端稳压集成电路型号为LM7905；所述的基准电压模块型号为REF2925；所述的恒流源模块型号为OPA335。
本发明的有益效果在于，弧形压力应变片上附弹性基片，该基片固定到称体平面板上，始终与秤体平面板垂直；由于弹性基片始终与称体平面板垂直，也即压力垂直，这样秤体四端受力方向一直，总受力为四个分力之和。当效弹丸穿过筛选片后击打称体平面板，称体平面板受力，由于弹丸的抛射方位不同，称体平面板打破平衡，通过滑轮、旋转连杆、滑道进行左右前后修正，达到新的平衡。同时带动4个全方位压力传感器也达到一个新的平衡，传感器受力方向始终保持与秤体平面板方向一直。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1是本发明提供的一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置的结构示意图。
图2是图1中压力传感器的拆解结构示意图。
图3是本发明提供的一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置的高速采集模块的电路图。
其中，1-底板，2-支腿，3-调平螺母，4-检测体构件，5-弹丸回收盘，6-压力传感器，7-光纤传感器模块，71-激光发射器，8-高速采集模块，4.1-底座，4.2-龙门架，4.3-前面板挡板，4.4-后面板挡板，4.5-弹丸回收入口，4.6-滑道，4.7-滑轮，4.8-旋转连杆，4.9-称体平面板，4.10-防前移插销，4.11-筛选片，4.12-水平基准刻度线，4.13-竖直基准刻度线，4.14-固定螺栓，4.15-加强块，4.16-缓冲层，6.1-传感器支座，6.2-挂耳，6.3-水平旋转轴，6.4-水平轴承，6.5-水平轴承盖，6.6-旋转球体，6.7-竖直轴承，6.8-竖直旋转轴，6.9-弧形压力应变片，6.10-弹性基片，8.1-数字控制器，8.2-同步采集芯片，8.3-磁电隔离模块，8.4-铁电存储器，8.5-差分放大电路，8.6-桥测量电路，8.7-滤波电路，8.8-电源芯片，8.9-宽电压模块，8.10-电源隔离模块，8.11-高压端三端稳压集成电路，8.12-低压端三端稳压集成电路，8.13-基准电压模块，8.14-恒流源模块，8.15-RS485模块，8.16-上位机，8.17-手动开始按钮，8.18-手动结束按钮，8.19-光电转换模块，9-抛丸机抛头，10-弹丸，11-横向摄像模块，12-竖向摄像模块。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。
如图1-3所示，本发明提供的一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置，包括有抛丸机抛头9，弹丸10，还包括有：
底板1，在所述底板1的底部设置有支腿2，所述的支腿2上设置有调平螺母3；底板1上设置有通孔；
所述底板1上方设置有检测体构件4，所述的检测体构件4包括有底座4.1，所述的底座4.1固定在底板1上，在底座.1上设置有龙门架4.2；
龙门架4.2的前侧面设置有前面板挡板4.3，龙门架的后侧面设置有后面板挡板4.4；
底座4.1上开设有弹丸回收入口4.5，所述的弹丸回收入口4.5与所述的通孔对应，并且在所述通孔的下方设置有弹丸回收盘5；
龙门架4.2的顶壁下方设置有滑道4.6，所述的滑道4.6内配合有滑轮4.7，滑轮4.7连接有旋转连杆4.8，旋转连杆4.8连接有称体平面板4.9，称体平面板4.9与设置在底座4.1上的防前移插销4.10配合，所述的防前移插销4.10设置在称体平面板4.9与弹丸回收入口4.5之间；
在称体平面板4.9与龙门架4.2的左侧壁之间设置有压力传感器6，压力传感器6的一端固定在龙门架4.2的左侧壁上，另一端连接所述的称体平面板4.9；
龙门架4.2的右侧壁上设置有筛选片4.11，所述的筛选片4.11上设置有筛选孔；
所述的弹丸回收入口4.5位于龙门架4.2的右侧壁与所述的称体平面板4.9之间；
所述的底座4.1上设置有水平基准刻度线4.12，龙门架的右侧壁上设置有竖直基准刻度线4.13；
该检测装置还包括有用于检测弹丸的光纤传感器模块7；
所述的压力传感器6包括：传感器支座6.1，在所述的传感器支座6.1上对称设置有两个挂耳6.2，在挂耳上设置有耳孔，水平旋转轴6.3的两端分别穿出耳孔，在水平旋转轴6.3的两端位于挂耳的外部，并且在水平旋转轴6.3的两端设置有水平轴承6.4，所述的水平轴承6.4位于耳孔中；其中一个水平轴承上安装有水平轴承盖；
在水平旋转轴6.3上贯穿设置有旋转球体6.6，在所述的传感器支座上开设有能够容纳所述旋转球体的空间；
所述的旋转球体上还开设有两个盲孔，盲孔内设置有竖直轴承6.7，竖直轴承连接有竖直旋转轴6.8，两个竖直旋转轴连接到弧形压力应变片6.9的两端，所述的弧形压力应变片6.9上设置有弹性基片6.10，两竖直旋转轴的轴线重合，并且与水平旋转轴的轴线垂直且相交；
所述的弹性基片6.10固定到称体平面板，并与称体平面板保持垂直；
该检测装置还包括有高速采集模块8，所述的高速采集模块8包括：
数字控制器8.1，所述的数字控制器电连接有同步采集芯片8.2、磁电隔离模块8.3、铁电存储器8.4和光纤传感器模块，所述的光纤传感器模块配合有激光发射器71；
所述的同步采集芯片8.2连接有差分放大电路8.5，差分放大电路8.5连接有桥测量电路8.6，桥测量电路8.6连接有滤波电路8.7，滤波电路8.7连接所述的压力传感器1；
所述的磁电隔离模块8.3通过电源芯片8.8连接到宽电压模块8.9，所述的宽电压模块8.9连接有电源隔离模块8.10，电源隔离模块8.10的高压输出端连接有高压端三端稳压集成电路8.11，电源隔离模块的低压输出端连接有低压端三端稳压集成电路8.12，所述的高压端三端稳压集成电路8.11连接到数字控制器8.1和基准电压模块8.13，所述的基准电压模块8.13通过恒流源模块8.14连接到桥测量电路8.6；
所述的宽电压模块提供8-36V的直流电压；
所述的磁电隔离模块通过RS485模块连接到上位机；
所述的数字控制器还连接有手动开始按钮和手动结束按钮。
所述的底板为T型槽底板；减轻底板自重。
所述的支腿为吸盘式支腿，在所述底板的底部四角分别设置有一个吸盘式支腿；确保底板处于水平位置。
所述的底座通过固定螺栓4.14固定在所述的底板上；方便拆卸。
在底座与龙门架之间设置有加强块4.15；提高龙门架与底座之间的连接强度。
所述的压力传感器设置有4个；全方位进行压力的采集。
龙门架的右侧壁的的内侧设置有缓冲层4.16；避免弹丸碰撞龙门架右侧壁。
所述的底座上还设置有横向摄像模块，龙门架的顶部设置有竖向摄像模块；所述的数字控制器还连接有光电转换模块，所述的光电转换模块连接所述的横向摄像模块11和竖向摄像模块12。
所述的数字控制器型号为STM32F767，所述的同步采集芯片的型号为ADS8548，所述的铁电存储器型号为MB85RS2MT，所述的差分放大电路型号为AD620，所述的电源芯片型号为MC33063，所述的电源隔离模块型号为27D-05D09RNL，所述的高压端三端稳压集成电路型号为LM7805，所述的低压端三端稳压集成电路型号为LM7905；所述的基准电压模块型号为REF2925；所述的恒流源模块型号为OPA335。
检测体构件安装在需要测量该参数的工件某个区域弹丸的抛射角度和速度方位即可，距离抛头保持恰当位置，安装时注意调整平衡，根据水平和垂直线基准线调整秤体平面板自由下垂保持水平的平衡位置，具体调整方法：调节调平螺母使秤体平面板与水平垂直线保持一直即可。检测体构件底座较重，足以抵抗多个弹丸的冲击。该检测体构件工作原理和特点是抛射的弹丸首先要从筛选片的孔穿过，该孔的直径应该刚好小于两个弹丸的直径，防止两个弹丸同时穿过孔，不同大小弹丸对应不同的筛选片。弹丸击落到秤体平面板上有多条路径，在秤体平面板上形成一个击打圆形区域，该圆形区域直径是该筛选片的弹丸穿孔直径的几倍，所以在有限的时间内可以多次测定弹丸击落在秤体平面板上次数。
高速采集模块的工作原理如下：
全方位压力传感器的电阻应变片受压变形，相应电阻值发生变化，经过帯通滤波后，因桥电路的支路电流不变，所以电阻值转化为电压值变化，该弱电压信号经过仪表差分放大器AD620放大，变成0.5～2.5V信号，经过同步采集芯片ADS8548进行模数转换。转换结束后，数字控制器STM32F通过同步控制信号，获取同一时刻的4路模拟的压力信号，存入到铁电存储器MB85RS2MT。
ADS8548具备8个基于逐次逼近寄存器(SAR)的低功耗14位模数转换器(ADC)，每个ADC都配有真正的双极输入。这些通道分组为四对，能够以高达600kSPS的速率同时采集信号。这些器件允许选择并行或串行接口，并且支持菊花链连接。该模块一次同步采集4路，所需时间为150kSPS。弹丸击打秤体面板时间为几毫秒。除去响应时间和软件指令语言占用时间，该模块实际采集速度也可达120次/毫秒以上，足以满足快速响应要求。STM32f767微控制器的最新产品基于内置双精度浮点单元且支持DSP指令的216MHz/462DMIPS/1082
Cortex-M7内核，集成容量最高2MB的双区闪存、图形处理性能强大的Chrom-ART加速器、硬件JPEG加速器、TFT-LCD显示控制器和
-DSI主控制器，特别有助于简化高性能控制。其执行时间为ns级，足以满足响应时间要求。误差分析：响应是纳秒级，所以误差最大达到千分之几。
采用光纤传感模块，可以快速响应弹丸的状态，提高测量精度。
开始按下开始按钮，则模块进入工作状态，有弹丸从筛选片加入后，光纤传感模块检测到信号，引起中断，模块开始计时，延时一小段时间后，开始启动A/D芯片，进行同步采样；到达预先设置的时间则同步启动高速摄像模块进行横向、纵向图像拍摄，并通过USB传给上位机；高速采集模块继续实时判断压力信号的变化。如果发现压力信号进入上升通道，进行数据记录，记下弹丸从筛选片到称体平面板过程时间，继续同步采集压力信号，直至发现压力信号出现下降通道后，停止采样，将该组序号、数量、数值存放到铁电存储器中；循环往复，直到接到手动停止按钮，则停止采样。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置，其特征在于，包括：
底板，在所述底板的底部设置有支腿，所述的支腿上设置有调平螺母；底板上设置有通孔；
所述底板上方设置有检测体构件，所述的检测体构件包括有底座，所述的底座固定在底板上，在底座上设置有龙门架；
龙门架的前侧面设置有前面板挡板，龙门架的后侧面设置有后面板挡板；
底座上开设有弹丸回收入口，所述的弹丸回收入口与所述的通孔对应，并且在所述通孔的下方设置有弹丸回收盘；
龙门架的顶壁下方设置有滑道，所述的滑道内配合有滑轮，滑轮连接有旋转连杆，旋转连杆连接有称体平面板，称体平面板与设置在底座上的防前移插销配合，所述的防前移插销设置在称体平面板与弹丸回收入口之间；
在称体平面板与龙门架的左侧壁之间设置有压力传感器，压力传感器的一端固定在龙门架的左侧壁上，另一端连接所述的称体平面板；
龙门架的右侧壁上设置有筛选片，所述的筛选片上设置有筛选孔；
所述的弹丸回收入口位于龙门架的右侧壁与所述的称体平面板之间；
所述的底座上设置有水平基准刻度线，龙门架的右侧壁上设置有竖直基准刻度线；
该检测装置还包括有用于检测弹丸的光纤传感器模块；
所述的压力传感器包括：传感器支座，在所述的传感器支座上对称设置有两个挂耳，在挂耳上设置有耳孔，水平旋转轴的两端分别穿出耳孔，水平旋转轴的两端位于挂耳的外部，并且在水平旋转轴的两端设置有水平轴承，所述的水平轴承位于耳孔中；其中一个水平轴承上安装有水平轴承盖；
在水平旋转轴上贯穿设置有旋转球体，在所述的传感器支座上开设有能够容纳所述旋转球体的空间；
所述的旋转球体上还开设有两个盲孔，盲孔内设置有竖直轴承，竖直轴承连接有竖直旋转轴，两个竖直旋转轴连接到弧形压力应变片的两端，所述的弧形压力应变片上设置有弹性基片，两竖直旋转轴的轴线重合，并且与水平旋转轴的轴线垂直且相交；
所述的弹性基片固定到称体平面板，并与称体平面板保持垂直；
该检测装置还包括有高速采集模块，所述的高速采集模块包括：
数字控制器，所述的数字控制器电连接有同步采集芯片、磁电隔离模块、铁电存储器和光纤传感器模块，所述的光纤传感器模块配合有激光发射器；
所述的同步采集芯片连接有差分放大电路，差分放大电路连接有桥测量电路，桥测量电路连接有滤波电路，滤波电路连接所述的压力传感器；
所述的磁电隔离模块通过电源芯片连接到宽电压模块，所述的宽电压模块连接有电源隔离模块，电源隔离模块的高压输出端连接有高压端三端稳压集成电路，电源隔离模块的低压输出端连接有低压端三端稳压集成电路，所述的高压端三端稳压集成电路连接到数字控制器和基准电压模块，所述的基准电压模块通过恒流源模块连接到桥测量电路；
所述的宽电压模块提供8-36V的直流电压；
所述的磁电隔离模块通过RS485模块连接到上位机；
所述的数字控制器还连接有手动开始按钮和手动结束按钮。
2.根据权利要求1所述的一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置，其特征在于，所述的底板为T型槽底板。
3.根据权利要求2所述的一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置，其特征在于，所述的支腿为吸盘式支腿，在所述底板的底部四角分别设置有一个吸盘式支腿。
4.根据权利要求3所述的一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置，其特征在于，所述的底座通过固定螺栓固定在所述的底板上。
5.根据权利要求4所述的一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置，其特征在于，在底座与龙门架之间设置有加强块。
6.根据权利要求5所述的一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置，其特征在于，所述的压力传感器设置有4个。
7.根据权利要求6所述的一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置，其特征在于，龙门架的右侧壁的的内侧设置有缓冲层。
8.根据权利要求7所述的一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置，其特征在于，所述的底座上还设置有横向摄像模块，龙门架的顶部设置有竖向摄像模块；所述的数字控制器还连接有光电转换模块，所述的光电转换模块连接所述的横向摄像模块和竖向摄像模块。
9.根据权利要求8所述的一种抛丸机弹丸抛射力度的检测装置，其特征在于，所述的数字控制器型号为STM32F767，所述的同步采集芯片的型号为ADS8548，所述的铁电存储器型号为MB85RS2MT，所述的差分放大电路型号为AD620，所述的电源芯片型号为MC33063，所述的电源隔离模块型号为27D-05D09RNL，所述的高压端三端稳压集成电路型号为LM7805，所述的低压端三端稳压集成电路型号为LM7905；所述的基准电压模块型号为REF2925；所述的恒流源模块型号为OPA335。
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