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基于直流伺服电机的曲面零件轮廓检测系统

发布日期:2021-08-20 09:27浏览次数:
随着科技的开展及产品更新换代速度的提升,曲面零件轮廓检测在逆向工程、再制造技术、零件修复等范畴得到越来越普遍的应用[1-2]。而当前的三坐标丈量机固然有着精度高、丈量范围大、性能好等特性而被普遍应用,但也存在着丈量速度慢、效率低、本钱高等缺陷。且三坐标丈量机由于采用接触式丈量,也会对某些被测零件外表形成损伤[3]。因而,本文基于非接触式丈量方式,引见了一种以直流伺服电机为输出安装的新型曲面零件轮廓检测系统。
一、检测系统设计
(一)系统硬件平台搭建。本系统硬件平台是完成曲面零件轮廓检测的根底,主要起着完成XYZ三向三维运动,提供传感器支撑构造,保证机械构造运动精度、平稳性等功用。硬件平台表示图如图1所示,检测安装选择非接触式,精度高,响应速度快,稳定性好的激光位移传感器[4]。动力源选择具有响应速度快、低速平稳性好、调速范围宽,常用于完成精细调速和位置控制的直流伺服电机[5]。并经过高精度的滚珠丝杠滑轨模块,将电机的旋转运动转化为直线运动,且经过电机模块内置编码器的方式进一步的降低了装配难度,进步了系统的整体精度及稳定性。图1硬件平台表示图的,三向搭配运动从而完成对不同大小,不同高度零件的检测。在实践丈量过程中,先由Z向直流伺服电机带动激光位移传感器Z向运动,使传感器探头距基体外表的间隔处在其有效检测范围内,然后依照规划途径,先沿X向停止运动扫描丈量,得出一截面曲线,在抵达基体边境时往Y向挪动一单位间隔后再停止X向的运动丈量,由此往复,得到多段截面曲线的参数,进而完成整个曲面零件的外表轮廓检测。
(二)系统软件设计。1.控制程序设计。曲面零件轮廓检测系统的控制系统框图如图2所示,控制系统局部主要由PLC、触摸屏、传感器及其它相关设备组成。激光位移传感器采集到相关位移参数后,经过模数转换模块将模仿量信号转化为相应的数字量信号并送至PLC,PLC读取到相关参数并经过驱动器控制直流伺服电机停止转动,再经过编码器停止电机转动角度检测,从而完成半闭环控制。而触摸屏经过与PLC完成RS232串行通讯,从而使触摸屏元件与PLC内部存放器逐个对应,从而完成数据显现,参数修正,实时操作等相关功用,进步了系统的可读性,降低了操作难度。图2控制系统框图为了进一步的进步系统的平安性及实践性,控制系统除了相应的运动程序外,也应当思索可能发作的实践问题。控制系统隶属功用如图3所示,经过合理的设置参数及操作形式,完成检测系统的灵敏化,并配置毛病诊断模块,当运动间隔、坐标变化幅度等相关数据呈现异常时则启动毛病报警。图3控制系统隶属功用一次数据采集并存储,在依照规划途径扫描完成后,则完毕主程序。系统的主程序流程图如图4所示。图4系统的主程序流程图2.触摸屏设计。触摸屏界面由首页、手动控制界面、自动控制界面等组成,如图5所示。在相应功用界面设置指示灯模块、文本模块、存放器模块、功用键模块等相关模块,并设置与PLC内部程序相同的存放器地址,使触摸屏与PLC能有效衔接,完成上位控制的目的。(a)首页(b)自动控制界面(c)手动控制界面(d)系统参数设定界面图5触摸屏界面
(三)simulink模型树立及仿真。依据直流伺服电机模型,能够树立如下根本方程组[8]:(1)(2)(3)(4)对方程组停止拉普拉斯变换,并整理可得其传送函数:其中:ua为电枢输入电压,uq为感应电动势,ia为电枢电流,Ra为电枢电阻,La为电枢电感,为电机输出转角,B为粘性阻尼系数,J为转动惯量,Tg为电机电磁转矩,Kt为转矩系隔间隔及其精度误差的上下限,并由提早设定的X、Y方向的长度分别控制X向运动的总间隔和Y向运动的总


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