CN113917375B - 基于plc控制的空心杯电机线圈检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于PLC控制的空心杯电机线圈检测系统及方法，包括底板，底板连接有背板，背板的顶部连接有测量气缸，测量气缸的底部连接有探针座，探针座上安装有弹性探针；底板的顶部还连接有气动分度盘，气动分度盘的顶部连接有安装盘，安装盘的上表面开设有两组凹槽；空心杯电机线圈和换向器组合构成了空心杯电机转子总成，空心杯电机转子总成固定于转子座中；转子座定位安装于凹槽中；还包括用于控制的PLC控制器。本发明通过对任意不同的三组，两两相邻的焊点进行电阻值的测量，通过电阻值就可以判断线圈是否存在接地、匝间短路、断路、匝数短缺等问题，完成对线圈和换向器连接焊点是否存在焊接问题的检测，从而实现对空心杯电机线圈的检测。

Description

基于PLC控制的空心杯电机线圈检测系统及方法

技术领域

本发明属于电机线圈检测技术领域，具体涉及一种基于PLC控制的空心杯电机线圈检测系统及方法。

背景技术

近年来，由于国内广阔的市场和应用前景，空心杯电机发展势头迅猛，在空心杯电机线圈制造方面已经取得进展，相应的空心杯电机线圈检测系统也随之发展。国内很多企业已经相继研发了多种全自动绕线设备，但是大部分电机公司在生产空心杯电机线圈时,仍依赖半自动化手工作业来完成空心杯线圈的加工制造。电机线圈的检测也是采用人工的方式，测量线圈电阻值来判断线圈是否合格，检测速度慢，测量精度无法保证。基于此，设计一种基于PLC控制的空心杯电机线圈检测装置具有实际意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种基于PLC控制的空心杯电机线圈检测系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提出了基于PLC控制的空心杯电机线圈检测系统，包括底板，所述底板的顶部连接有背板，所述背板的顶部连接有测量气缸，所述测量气缸的底部连接有探针座，所述探针座沿周向开设有5个安装孔，所述安装孔中安装有与空心杯电机线圈焊点浮动接触的弹性探针；所述底板的顶部还连接有气动分度盘，所述气动分度盘的顶部连接有安装盘，所述安装盘的上表面开设有两组凹槽；空心杯电机线圈的抽头与换向器上的五个接触片通过焊接的方式连接，空心杯电机线圈和换向器组合构成了空心杯电机转子总成，空心杯电机转子总成固定于转子座中；所述转子座定位安装于凹槽中；所述每根弹性探针通过继电器与电阻测量仪连接共形成五路测量通道；还包括PLC控制器，所述PLC控制器分别与所述测量气缸、气动分度盘、继电器以及电阻测量仪电性连接。

所述测量气缸的活塞杆底部连接有支座，所述支座的底部通过上沉头螺钉连接有连接轴；探针座的中心开设有沉头通孔，所述连接轴的底部插入所述沉头通孔中并通过下沉头螺钉与探针座相连。

所述背板与底板之间连接有筋板。

所述电阻测量仪通过RS232通讯模块与所述PLC控制器之间建议通讯连接。

所述PLC控制器还分别连接有蜂鸣器和触摸屏。

本发明还提出了基于PLC控制的空心杯电机线圈检测方法，包括如下步骤：

步骤一：将5根弹性探针按顺序编号，分别记为一号探针、二号探针、三号探针、四号探针和五号探针；设定电阻值的上下限阈值；

步骤二：将带有空心杯电机线圈的转子座安装于凹槽内；通过PLC控制器控制启动分度盘转动，带动安装盘转动，进而带动转子座转动至指定位置；

步骤三：通过PLC控制器，启动测量气缸带动弹性探针与空心杯电机线圈焊点相接触，到达指定量程后，控制测量气缸停止动作，每根探针与电阻测量仪连接共形成五路测量通道，分别记为测量通道1、测量通道2……测量通道5；继电器控制五路测量通道的通断，进行空心杯电机线圈电阻值的测量；

步骤四：PLC控制器与电阻测量仪进行通讯，实现数据交换，PLC控制器将所测得的数据与预设的上下限阈值进行比较，判断空心杯线圈是否合格。

电阻值测量的具体方法为：通过PLC控制器控制继电器，实现五路测量通道的切换；首先，关闭其它测量通道，开启测量通道1和测量通道2，分别与电阻测量仪的两端测量接口接通，电阻测试仪将测得电阻值给到电阻测量1数据位，电阻测量1数据位将该数据传输至PLC控制器中储存，得到电阻测量值1；关闭其它测量通道，开启测量通道3和测量通道4，分别与电阻测量仪的两端测量接口接通，电阻测试仪将测得电阻值给到电阻测量2数据位，电阻测量2数据位将该数据传输至PLC控制器中储存，得到电阻值2；关闭其它测量通道，开启测量通道1和测量通道5，分别与电阻测量仪的两端测量接口接通，电阻测试仪将测得电阻值给到电阻测量3数据位，电阻测量3数据位将该数据传输至PLC控制器中储存，得到电阻测量值3；PLC控制器将三组电阻值分别与上下限阈值进行比对判断，若任一电阻值超出所设定范围，则判断空心杯电机线圈不合格；若三个电阻值均在设定范围内，则判断空心杯线圈合格，测量完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过设置测量气缸、弹性探针、气动分度盘等结构，利用测量气缸带动弹性探针上下移动，从而实现与空心杯电机线圈焊点的接触，操作方便；气动分度盘上开设有凹槽，便于对转子座进行固定和定位，采用双凹槽式设计，可提高检测效率；通过设置PLC控制器、电阻测量仪等部件，通过对空心杯电机线圈与换向器连接焊点的测量来完成空心杯电机线圈的检测，由于空心杯电机线圈的结构，空心杯电机线圈的抽头有五个，可以将空心杯电机线圈看成五个互相串联的电阻，通过对任意不同的三组，两两相邻的焊点进行电阻值的测量，通过电阻值就可以判断线圈是否存在接地、匝间短路、断路、匝数短缺等问题，完成对线圈和换向器连接焊点是否存在焊接问题的检测，从而实现对空心杯电机线圈的检测，便于判断出空心杯线圈是否合格。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明立体图。

图2是本发明结构侧视图。

图3是IV区域结构放大图。

图4是图3中沿D-D方向剖视图。

图5是安装盘单体结构示意图。

图6是探针座单体结构示意图。

图7是本发明系统控制框图。

图8是本发明程序流程图。

图9是空心杯电机线圈结构示意图。

附图标记说明:

1测量气缸；2垫块；3支座；4背板；5筋板；6底板；7脚杯；8气动分度盘；9安装盘；91凹槽；92圆柱销；10探针座；101安装孔；11连接轴；12弹性探针；13上沉头螺钉；14下沉头螺钉；15转子座；16PLC控制器；17蜂鸣器；18电阻测量仪；19空心杯电机线圈；20触摸屏。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-9所示，本实施例提出的基于PLC控制的空心杯电机线圈19检测系统，包括底板6，底板6的顶部连接有背板4，背板4的顶部连接有测量气缸1，测量气缸1的底部连接有探针座10，探针座10沿周向开设有5个安装孔101，安装孔101中安装有与空心杯电机线圈19焊点浮动接触的弹性探针12；底板6的顶部还连接有气动分度盘8，气动分度盘8的顶部连接有安装盘9，安装盘9的上表面开设有两组凹槽91；空心杯电机线圈19的抽头与换向器上的五个接触片通过焊接的方式连接，空心杯电机线圈19和换向器组合构成了空心杯电机转子总成，空心杯电机转子总成固定于转子座15中；转子座15定位安装于凹槽91中；每根弹性探针12通过继电器与电阻测量仪18连接共形成五路测量通道；还包括PLC控制器16，所述PLC控制器16分别与测量气缸1、气动分度盘8、继电器以及电阻测量仪18电性连接。

测量气缸1通过垫块2与背板4相连。

测量气缸1的活塞杆底部连接有支座3，支座3的底部通过上沉头螺钉13连接有连接轴11；探针座10的中心开设有沉头通孔，连接轴11的底部插入沉头通孔中并通过下沉头螺钉14与探针座10相连。

为了保证稳定性，背板4与底板6之间连接有筋板5。

电阻测量仪18通过RS232通讯模块与PLC控制器16之间建议通讯连接。

PLC控制器16还分别连接有蜂鸣器17和触摸屏20，触摸屏20可进行参数设置以及显示测量数据，蜂鸣器17用于报警，当检测到的空心杯电机线圈19不合格时，蜂鸣器17会发出警报。

底板6的底部连接有脚杯7。

PLC控制器16还控制连接有多个按钮，分别为启动按钮、测量气缸1磁性感应开关、气动分度盘8磁性感应开关等，便于工作人员操控。

下面就上述的各部分结构作进一步描述：

1.本技术方案的构思如下：

根据空心杯电机的线圈绕制形式，可以将空心杯电机线圈19分为三种，分别为直绕式、斜绕式和折线式。三种类型相比较，直绕式线圈常用于线圈匝数较少的空心杯电机，半自动化绕线设备能够生产直绕式线圈，先对线圈进行平面绕制，再通过人工将线圈进行卷圆固定，使用精整机进行加热定型精整，得到空心杯电机线圈19。而斜绕式和折线式的线圈，排线更为紧密，全自动绕线机一般采用斜绕式或折线式的方法绕制线圈。考虑到实际生产情况，选择直绕式线圈作为空心杯电机线圈19检测系统的检测对象。

由于空心杯电机线圈19的结构和生产工艺过程，进行平面绕制过程中每绕制一定匝数需要拉出一个抽头，空心杯电机线圈19的抽头与换向器上的五个接触片通过焊接的方式连接，线圈和换向器的组合构成了空心杯电机转子总成。通过对空心杯电机线圈19与换向器连接焊点的测量来完成空心杯电机线圈19的检测，由于空心杯电机线圈19的结构，空心杯电机线圈19的抽头有五个，可以将空心杯电机线圈19看成五个互相串联的电阻，可参考附图9。通过对任意不同的三组，两两相邻的焊点进行电阻值的测量，通过电阻值就可以判断线圈是否存在接地、匝间短路、断路、匝数短缺等问题，完成对线圈和换向器连接焊点是否存在焊接问题的检测。

2.关于弹性探针选择：

由于空心杯电机线圈19和换向器的连接通过人工焊接的方式，这导致了五个焊点的大小和面积各不相同，需要一种可以浮动连接焊点的测量接触工具。通过查阅相关资料，用于PCB板测量的弹性测试探针符合空心杯电机线圈19检测系统的选择。弹性测试探针主要用于PCB电路板的测量，用于连接各种电信号，由于探针的头部可以进行弹性接触，使得焊点接触稳定。弹性探针12一般采用硬质磷铜、铍铜等金属材料，并且表面镀金，拥有比黄铜更高的耐腐蚀、耐磨损性能，且导电稳定。弹性探针12主要由针轴、弹簧、外管三部分组成，配合探针座10使用，能够实现探针的安装固定、导线焊接。

通过弹性探针12可以实现测量系统与焊点的连接，接触测量元件确定之后，测量三组不同的两两相邻的焊点，可以通过电机连接两根探针旋转，实现不同组焊点的测量。也可以使用五根弹性探针12，对五个焊点同时接触，然后通过电磁继电器的切换，完成不同组数据的采集。对于电阻数据的测量，可以选用数字电桥进行测量，也可以选用专用的直流低电阻测量仪18。考虑到焊点体积较小，决定使用五根弹性探针12全部与焊点接触，使用电磁继电器进行测量电路的切换，虽然增加了电路的复杂性，但是可以保证探针与焊点精准接触。

空心杯电机线圈19与换向器的连接焊点较小，且人工焊接尺寸不一。为了尽可能的增加与焊点的接触面积，弹性探针12选用多锥形针轴触头。线圈体积较小，外径约为12.4毫米，且五根探针同时测量，需要选择合适的弹性探针12尺寸。通过对各种弹性探针12进行比较选择，选择中探CP-125型号的探针，配合R125-1S型号探针座10使用。该型号探针的工作行程为4.3mm，工作弹力为120g，额定电流小于3A,额定电阻约为50mΩ。查阅弹性探针12尺寸参数，对安装孔101大小进行设计，确定该型号探针符合设计要求。

3.关于连接轴11和支座3的设计：

将连接轴11设计成阶梯轴状，利用阶梯轴的轴肩定位与之相连接的零部件，阶梯轴最主要的作用就是定位安装零件,轴肩可以限制轴上的零件延轴线方向的运动,避免轴上的零件产生倾斜滑移，还能减小工作产生的轴向压力，也能一定程度上保证三个零件同轴心。在连接轴11的两端分别设计M2.5和M6螺纹孔，并在探针座10和支座3的表面开设锥型沉头孔，通过上沉头螺钉13和下沉头螺钉14的拉紧，保证整个连接结构同轴心，精确定位。连接轴11的使用强度不高、结构体积小，可以使用45号优质碳素结构钢并进行镀铬处理，硬度不高易切削加工，经过镀铬拥有一定的耐磨性，能够满足使用条件。

支座3与连接轴11之间的配合也使用8级公差间隙配合，且在连接轴11的两侧铣出平面，在支座3一面设同样的形状便于安装定位。支座3另一面的结构需要与测量气缸1匹配，在支座3的表面开设与测量气缸1位置相同的螺纹孔，用于连接固定，开设销孔用于定位，保证整体同轴心。支座3使用45钢镀铬，与连接轴11所使用的材料相同。

4.关于安装盘9的设计：

在弹性探针12与测量气缸1连接结构之外，还有气动分度盘8与空心杯电机线圈19之间的连接件的结构设计。由于空心杯电机线圈19生产的工艺，在转子线圈测量之前需要将线圈与换向器焊接，整个焊接过程要先将线圈和换向器固定在转子座15上进行，且测量完成后需要在转子座15上用两液混合硬化胶进行焊点固定密封。使用转子座15方便对转子进行焊接和点胶，防止人工直接接触线圈造成线圈结构损坏。因此，气动分度盘8需要对转子总成和转子总整体进行固定和定位。在安装盘9的表面铣出比转子座15尺寸稍大的凹槽91，方便整体定位。在凹槽91内部设计圆柱突起，形成圆柱销；内部安装轴承，对转子总成的轴固定，进行精确定位。

5.关于整个机架设计：

整体支撑结构可以分为底板6、背板4、筋板5三部分，通过焊接的方式固定。底板6起支撑作用，设计为阶梯状，方便背板4的安装和定位，且在四角设计螺纹孔，方便安装脚杯，用于设备水平调整。背板4铣出方形槽，用于测量气缸1垫块的安装定位。筋板5承受一定的拉力应力，用于增加结合面的强度，固定底板6和背板4的连接。

6.关于驱动系统设计：

驱动系统的设计需要考虑到多方面的因素，由于本次设计的主要应用场景是在生产当中，所以以空气压缩机作为动力源，工作介质为压缩空气，带动气缸等驱动元件，进行能量传递和信息传递，是实现生产过程中机械化和自动化最简单最直接的方法。气缸驱动速度快、效率高，而且成本低、维护简单，在轻工机械领域应用广泛。与液压相比，气动虽然输出力不够，但灵敏度远超液压，即使使用空间狭小，仍能实现细小的动作。气动对于环境的污染几乎为零，与液压相比不会出现液压油泄露从而污染环境的情况。另一方面，电动虽然使用范围更广但电动作为驱动系统需要用到机械结构，这导致了功耗高于气动，且电动存在漏电的危险，相比之下气动更加高效安全。

由于电阻测量的速度较快，也为了人工放置安装线圈方便，使用双工位进行电阻测量。电动方面，步进电机的控制方法为开环控制，控制较为简单，但是由于步距角的限制，一般步进电机精度达不到所需要求。使用伺服电机，定位精度虽然高，相对的其控制较为复杂。气动方面，旋转气缸通过电磁换向阀可以达到工位切换的目的，但其误差太大；气动分度盘8的控制简单，且定位精度较高，能够满足设计需要。工位之间的切换装置可以使用气动分度盘8实现，所以整体驱动系统可以分为测量驱动和工位切换驱动。

7.测量驱动的设计：

通过压缩空气带动气缸，电磁换向阀改变气缸动作，实现弹性探针12与空心杯电机线圈19焊点的接触，从而完成对空心杯电机线圈19电阻的测量过程。本次设计对测量气缸1最主要的要求就是运行平稳，没有晃动。普通单轴标准气缸在作用时，活塞杆会旋转，为了定位准确，一般会配合滑轨使用。考虑到滑轨的价格偏高，且空心杯电机线圈19检测系统的体积较小，滑轨安装空间不够，需要使用双轴、三轴气缸或者滑台气缸。双轴气缸与滑台气缸缺少行程可调的产品，所以行程可调的三轴气缸既能保证运行稳定、晃动小，又能调节行程减小装配带来的误差。本实施例中，测量气缸1有限选择三轴气缸。

8.由于设计有两个凹槽91，即两个工位，对于工位之间的切换设计如下：

为保证每次工位切换后，空心杯电机线圈19的位置固定，需要使用重复定位精度高的工位切换装置。气动分度盘8可以实现多工位切换和高定位精度。气动分度盘8驱动是靠气缸推动，带动齿条，齿条与带有棘轮的齿轮啮合，当气缸的行程到位，棘爪锁紧分度盘，抵住定位块，完成分度，此结构为常规结构。当分度完成后，电磁阀断电气缸复位，由于在棘轮处安装单向轴承，齿轮无法带动棘轮旋转，保证分度盘位置不变。分度盘驱动仅靠单一气缸，推动和锁紧均由气缸完成，只用一个电磁阀即可完成控制，电磁阀断通一次即可完成一次分度，因此控制较为简单。气动分度盘8内部的定位部件结构结实，磨损较小，累积误差小、重复定位精度高。

9.关于电阻测量仪18的选择：

对空心杯电机线圈19电阻值的测量可以使用LCR数字电桥或者使用直流电阻测试仪。LCR数字电桥可以测量元件的电感、电容、电阻多种参数。直流电阻测试仪只能测量电阻值。由于本次设计只需要测量空心杯电机线圈19的电阻值，测量其直流电阻值得到的数据最为准确，而LCR数字电桥对于被测对象的测量参数采用交流方式来测量。总的来说，选用直流电阻测试仪来测量空心杯电机线圈19的电阻值。

通过对市面上各种电阻测试仪进行分析，决定选用常州汇高电子有限公司的HG2512型号直流低电阻测试仪。该测量仪器是针对继电器、变压器、接插件等各类直流电阻进行测量的仪器，采用四端测量有效减小了引线误差。查阅其性能参数表，在测量2Ω到200Ω电阻时，其测量电流小于1mA，远小于探针的额定电流，且测量误差为0.05％。该测试仪还具有分选功能和通讯功能，能够满足本次设计的要求。

10.关于继电器的选择：

继电器作为一种控制器件，是自动化设备中最常见的元器件。电磁继电器的结构可以分为控制电路和被控电路两部分。当对控制电路线圈通电时，电路线圈产生电磁效应，被控电路里的衔铁会在电磁力吸引作用下，克服弹簧的拉力吸向铁芯，从而使被控电路中的常开触点闭合、常闭触点断开，实现了被控电路的导通和切断。电磁继电器可以用小电流低电压去控制大电流高电压，所以能够起到切换电路、安全保护的作用。

由于所需继电器动作频率较高，选用线圈额定电压为直流24V的继电器，触点配置为2C的电磁继电器可以满足设计需求。通过查找相关资料，决定选用欧姆龙L2N-J型号的电磁继电器。

11.关于气动元件的选择：

本次设计所使用的驱动元件为三轴气缸和气动分度盘8，所以除了电路的连接设计外，还有气路的连接设计。无论是三轴气缸还是气动分度盘8，其连接气路的接口都有两个，一个进气口一个出气口，通过电磁换向阀的换向，来实现两个气口进出气的交换，从而控制气缸活塞杆的伸缩。选用二位五通的电磁换向阀，三个气口的一端，中心气口为进气口，与之相邻的两个小气口为出气口，需要安装消声器。电磁阀的另一端为两个出气口，分别连接气缸的两个气口。在气路的设计中，还需要在气源的接口处连接调压过滤器，稳定气压的同时能够过滤压缩空气中的杂质，防止损坏气缸。在每个气缸的进出气口安装节流阀，通过调节节流阀，能够控制气缸活塞杆伸出和缩回的速度。

12.关于PLC控制器16的选择：

PLC全称为Programmable Logic Controller，在工业自动化控制领域应用广泛。同时PLC作为一种数字运算控制器，能够将控制命令进行存储和执行，实现各种控制要求。由于PLC拥有的可靠性和扩展性，在现代工业控制领域被广泛应用。由于PLC应用市场广阔，生产PLC的厂商也很多，涉及工业自动化领域的厂商大都会有其PLC产品提供，国外如西门子、施耐德、三菱等，国内也有台达、汇川、永宏等品牌。

德国的西门子、法国的施耐德和日本的三菱都是比较知名的PLC品牌。日本三菱电机公司生产的PLC，其编程直观易懂，学习起来较为轻松，且拥有专用的定位指令，伺服控制和步进容易实现。性价比高、性能强是三菱PLC的最大优点，这也是国内许多企业使用日本三菱PLC最主要的原因之一。

本次设计选择使用三菱FX3U型号PLC，是一种集成化小型单元式PLC。为保证设计后续的可拓展性，选用32点IO、交流电源供电的三菱PLC型号。由于在测量过程中使用PLC直接驱动直流电磁阀，且电磁阀和继电器的动作频率较高，可以使用晶体管输出型PLC。具体型号为FX3U-32MT/ES-A。

13.关于电阻测量仪18连接：

所选择电阻测测量支持串行通讯，可以使用三菱PLC的无协议通讯功能与之进行通讯，实现数据的交换。RS232接口是最常用的一种串行通讯接口，使用三条线进行数据传输，所以信号线少、所使用的通讯波特率灵活也是该接口的主要特点，且传送距离较远能够满足一般设备的使用。

由于FX3U-32MR/ES-A型号的三菱PLC只包含一个RS422通讯接口用于程序的读取写入，所以需要增加一个RS232通讯拓展模块FX3U-232-BD。安装首先需要将PLC左侧盖板打开，将通讯模块进行安装固定。完成安装后只需要RS232连接线就可以完成电阻测试仪与PLC之间的连接。

14.软件编程：

三菱PLC的编程软件为GX系列编程软件，支持三菱多种型号PLC的软件编程。GXWorks2可以使用梯形图、顺序流程功能图、结构化文本以及结构化梯形图多种语言进行编程，可以与HMI、运动控制器共享数据，提升使用效率。

本次设计的软件编程可以分为三个部分，分别为驱动部分、测量部分和通讯部分。驱动部分包括对测量气缸1、气动分度盘8的控制以及开关按钮的使用。测量部分包括五路测量通道的开启关闭、测量数值给定以及最终测量结果的判断。通讯部分包括与通讯参数设定、测量仪参数设定、电阻值读取及格式转换、测量合格范围的设定。

当按下开始按钮，气动分度盘8将人工装夹好的空心杯电机转子总成切换至测量侧，气动分度盘8磁性感应开关闭合，输出分度盘就位信号，启动测量气缸1带动弹性探针12与焊点相接触，到达指定量程使测量气缸1磁性感应开关闭合，开始进行电阻值的测量。

当测量气缸1和气动分度盘8到达测量位置后，开始测量线圈电阻值。本次设计使用三菱PLC的无协议通讯，使用RS指令进行数据的发送与接收。首先进行通讯参数的设定，通过给定D8120数据位十六进制数来设置通讯参数，包括数据长度、奇偶校验、停止位和波特率。由RS指令发送PLC电阻测试仪的测量参数，同时接收当前测得数据，由于所接收数据每一位存储到不同的数据位，还需要使用数据格式转换和数据运算指令才能得到最终测得值。

测量部分与通讯部分同时进行，使用置位复位指令进行测量通道的切换，避免出现输出双线圈造成的影响。当进行电阻测量1时，开启测量通道1和测量通道2，分别与电阻测量仪18的两端测量接口接通，电阻测试仪将测得电阻值给到电阻测量1数据位。再通过电磁继电器切换到其他测量通道，得到电阻测量2和电阻测量3的电阻值。设定测量电阻值的上下限，通过比较指令对三个电阻值进行判断，任一电阻值超出所设定范围，启动蜂鸣器17报警，所测线圈不合格。三个电阻值均在设定范围，则线圈合格，测量完成。复位所有软元件和输出后开始进行下一次测量。除此之外，还可以通过设定计数器进行生产计数。

15.关于触摸屏20的选择：

人机界面HMI，全称为Human Machine Interface，设备与使用操作者之间进行信息数据交换。在工业控制领域，大部分自动化设备都会设置人机界面，方便对设备进行数据读取和使用。

三菱电机株式会社不仅能够生产可编程控制器，其研发、生产、销售的触摸屏20也是世界知名品牌之一。触摸屏20是一种使用较为广泛的人机界面，三菱触摸屏20的触摸面板一般采用模拟电阻膜的形式。人机界面与PLC连接，通过对组态对象部件进行设置，可以实现数据读写、模拟仿真、监控报警等功能。触摸屏20作为特殊的外设，是最方便、简单的一种人机界面。相比计算机作为人机界面，触摸屏20的连接使用更加简单，且体积小安装方便。触摸屏20能够实现传统机械按钮加指示灯所不能达到的效果。触摸屏20可以按照设计要求更换或增加功能，扩展性强，对数据的查看和处理更加方便，能够有效减少维护量，满足复杂的工艺控制过程，还可以与PLC通过网络系统进行连接。

本次设计对于人机界面的要求较低，考虑到需求和性价比，选择性能参数满足使用的触摸屏20即可。经过对比，选择三菱GS2107型号触摸屏20。

经过对上述各部分的详细介绍，本发明还提出了基于PLC控制的空心杯电机线圈19检测方法，包括如下步骤：

步骤一：将5根弹性探针12按顺序编号，分别记为一号探针、二号探针、三号探针、四号探针和五号探针；设定电阻值的上下限阈值；

步骤二：将带有空心杯电机线圈19的转子座15安装于凹槽91内；通过PLC控制器16控制启动分度盘转动，带动安装盘9转动，进而带动转子座15转动至指定位置；

步骤三：通过PLC控制器16，启动测量气缸1带动弹性探针12与空心杯电机线圈19焊点相接触，到达指定量程后，控制测量气缸1停止动作，每根探针与电阻测量仪18连接共形成五路测量通道，分别记为测量通道1、测量通道2……测量通道5；继电器控制五路测量通道的通断，进行空心杯电机线圈19电阻值的测量；

步骤四：PLC控制器16与电阻测量仪18进行通讯，实现数据交换，PLC控制器16将所测得的数据与预设的上下限阈值进行比较，判断空心杯线圈是否合格。

电阻值测量的具体方法为：通过PLC控制器16控制继电器，实现五路测量通道的切换；首先，关闭其它测量通道，开启测量通道1和测量通道2，分别与电阻测量仪18的两端测量接口接通，电阻测试仪将测得电阻值给到电阻测量1数据位，电阻测量1数据位将该数据传输至PLC控制器16中储存，得到电阻测量值1；关闭其它测量通道，开启测量通道3和测量通道4，分别与电阻测量仪18的两端测量接口接通，电阻测试仪将测得电阻值给到电阻测量2数据位，电阻测量2数据位将该数据传输至PLC控制器16中储存，得到电阻值2；关闭其它测量通道，开启测量通道1和测量通道5，分别与电阻测量仪18的两端测量接口接通，电阻测试仪将测得电阻值给到电阻测量3数据位，电阻测量3数据位将该数据传输至PLC控制器16中储存，得到电阻测量值3；PLC控制器16将三组电阻值分别与上下限阈值进行比对判断，若任一电阻值超出所设定范围，则判断空心杯电机线圈19不合格；若三个电阻值均在设定范围内，则判断空心杯线圈合格，测量完成。

综上所述，本发明通过设置测量气缸1、弹性探针12、气动分度盘8等结构，利用测量气缸1带动弹性探针12上下移动，从而实现与空心杯电机线圈19焊点的接触，操作方便；气动分度盘8上开设有凹槽91，便于对转子座15进行固定和定位，采用双凹槽91式设计，可提高检测效率；通过设置PLC控制器16、电阻测量仪18等部件，通过对空心杯电机线圈19与换向器连接焊点的测量来完成空心杯电机线圈19的检测，由于空心杯电机线圈19的结构，空心杯电机线圈19的抽头有五个，可以将空心杯电机线圈19看成五个互相串联的电阻，通过对任意不同的三组，两两相邻的焊点进行电阻值的测量，通过电阻值就可以判断线圈是否存在接地、匝间短路、断路、匝数短缺等问题，完成对线圈和换向器连接焊点是否存在焊接问题的检测，从而实现对空心杯电机线圈19的检测，便于判断出空心杯线圈是否合格。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.基于PLC控制的空心杯电机线圈检测方法，其中，基于PLC控制的空心杯电机线圈检测系统，包括底板，所述底板的顶部连接有背板，所述背板的顶部连接有测量气缸，所述测量气缸的底部连接有探针座，所述探针座沿周向开设有5个安装孔，所述安装孔中安装有与空心杯电机线圈焊点浮动接触的弹性探针；所述底板的顶部还连接有气动分度盘，所述气动分度盘的顶部连接有安装盘，所述安装盘的上表面开设有两组凹槽；空心杯电机线圈的抽头与换向器上的五个接触片通过焊接的方式连接，空心杯电机线圈和换向器组合构成了空心杯电机转子总成，空心杯电机转子总成固定于转子座中；所述转子座定位安装于凹槽中；在凹槽内部设计圆柱突起，形成圆柱销，内部安装轴承，对转子总成的轴固定；每根所述弹性探针通过继电器与电阻测量仪连接共形成五路测量通道；还包括PLC控制器，所述PLC控制器分别与所述测量气缸、气动分度盘、继电器以及电阻测量仪电性连接；其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将5根弹性探针按顺序编号，分别记为一号探针、二号探针、三号探针、四号探针和五号探针；设定电阻值的上下限阈值；

步骤二：将带有空心杯电机线圈的转子座安装于凹槽内；通过PLC控制器控制启动分度盘转动，带动安装盘转动，进而带动转子座转动至指定位置；

步骤三：通过PLC控制器，启动测量气缸带动弹性探针与空心杯电机线圈焊点相接触，到达指定量程后，控制测量气缸停止动作，每根探针与电阻测量仪连接共形成五路测量通道，分别记为测量通道1、测量通道2……测量通道5；继电器控制五路测量通道的通断，进行空心杯电机线圈电阻值的测量；

步骤四：PLC控制器与电阻测量仪进行通讯，实现数据交换，PLC控制器将所测得的数据与预设的上下限阈值进行比较，判断空心杯线圈是否合格；

电阻值测量的具体方法为：通过PLC控制器控制继电器，实现五路测量通道的切换；首先，关闭其它测量通道，开启测量通道1和测量通道2，分别与电阻测量仪的两端测量接口接通，电阻测试仪将测得电阻值给到电阻测量1数据位，电阻测量1数据位将该数据传输至PLC控制器中储存，得到电阻测量值1；关闭其它测量通道，开启测量通道3和测量通道4，分别与电阻测量仪的两端测量接口接通，电阻测试仪将测得电阻值给到电阻测量2数据位，电阻测量2数据位将该数据传输至PLC控制器中储存，得到电阻值2；关闭其它测量通道，开启测量通道1和测量通道5，分别与电阻测量仪的两端测量接口接通，电阻测试仪将测得电阻值给到电阻测量3数据位，电阻测量3数据位将该数据传输至PLC控制器中储存，得到电阻测量值3；PLC控制器将三组电阻值分别与上下限阈值进行比对判断，若任一电阻值超出所设定范围，则判断空心杯电机线圈不合格；若三个电阻值均在设定范围内，则判断空心杯线圈合格，测量完成。

2.根据权利要求1所述的基于PLC控制的空心杯电机线圈检测方法，其特征在于，所述测量气缸的活塞杆底部连接有支座，所述支座的底部通过上沉头螺钉连接有连接轴；探针座的中心开设有沉头通孔，所述连接轴的底部插入所述沉头通孔中并通过下沉头螺钉与探针座相连。

3.根据权利要求1所述的基于PLC控制的空心杯电机线圈检测方法，其特征在于，所述背板与底板之间连接有筋板。

4.根据权利要求1所述的基于PLC控制的空心杯电机线圈检测方法，其特征在于，所述电阻测量仪通过RS232通讯模块与所述PLC控制器之间建议通讯连接。

5.根据权利要求4所述的基于PLC控制的空心杯电机线圈检测方法，其特征在于，所述PLC控制器还分别连接有蜂鸣器和触摸屏。

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