一种船用凸轮轴摆动磨削几何误差在机检测系统
阅读说明：本技术 一种船用凸轮轴摆动磨削几何误差在机检测系统 (Marine camshaft swing grinding geometric error on-machine detection system ) 是由 周宏根 刘云龙 李国超 史肖娜 孙丽 冯丰 陈浩安 盖文 杨飞 张娟 卫国涛 于 2020-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种船用多尺度凸轮轴摆动磨削几何误差在机检测系统,包括在机检测装置和控制装置,在机检测装置包括电磁铁和定位销,电磁铁通电后吸附在金属磨床的砂轮架上,通过定位销实现准确定位,在机检测装置与控制装置无线通讯,控制装置向在机检测装置发送控制指令并接受测量数据,在机检测装置根据控制指令进行测量,在机检测还包括用于控制各组件通断电的按钮。本发明实现激光测量的在机检测和数据无线传输以及远程控制,测量传感器能够自由快速地在加工机床上装卸和进行在机测量,数据的检测可在机床运行状态下完成,操作控制流程简单,检测速度快,耗时短,可检测更多几何要素且尺度更为广泛。(The invention discloses an on-machine detection system for swing grinding geometric errors of a marine multi-scale camshaft, which comprises an on-machine detection device and a control device, wherein the on-machine detection device comprises an electromagnet and a positioning pin, the electromagnet is adsorbed on a grinding carriage of a metal grinding machine after being electrified, accurate positioning is realized through the positioning pin, the on-machine detection device is in wireless communication with the control device, the control device sends a control instruction to the on-machine detection device and receives measurement data, the on-machine detection device carries out measurement according to the control instruction, and the on-machine detection device further comprises a button for controlling the on-off of each component. The invention realizes the on-machine detection, the data wireless transmission and the remote control of the laser measurement, the measurement sensor can be freely and quickly assembled and disassembled on the processing machine tool and can carry out the on-machine measurement, the data detection can be completed under the operation state of the processing machine tool, the operation control flow is simple, the detection speed is high, the time consumption is short, more geometric elements can be detected, and the scale is wider.)
技术领域
本发明涉及一种几何误差检测系统，尤其涉及一种船用凸轮轴摆动磨削几何误差在机检测系统。
背景技术
为了保证大型工件加工的产品质量，提高检测效率，传统的加工后将工件取下进行离线检测已不能满足加工要求，作为终检无法指导与更正加工，导致合格率较低。对于凸轮轴磨削加工，尤其是摆动磨削加工时，在机检测其动态加工质量时，由于机床内部空间狭小，线路复杂，加工时油液很多，导致安装检测仪器进行在机检测几何误差时，由于检测仪器不能长时间固定安装在充满油渍、磨削液、磨削碎屑的环境中，加之有线传输的检测仪器线路难以连接，机床加工运动的阻碍，导致无法实现在机检测与远程控制。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种能够在机检测和远程控制且拆装方便的船用凸轮轴摆动磨削几何误差在机检测系统。
技术方案：本发明的船用凸轮轴摆动磨削几何误差在机检测系统包括用于检测几何误差数据并传输给控制装置的在机检测装置和用于数据处理、显示和向在机检测装置发出控制指令的控制装置，所述在机检测装置包括用于将在机检测装置吸附在金属磨床砂轮架的金属平面部位上的电磁铁和用于定位和固定在机检测装置的定位销。
在机检测装置还包括用于测量几何误差并将测量信号传输给数据采集卡的激光测量传感器、用于采集数据的数据采集器、带有天线且用于向控制装置传输数据和接收控制装置发送的指令的第一无线数传模块、用于供电的蓄电池和用于控制各组件工作的控制按钮。
数据采集器包括用于采集激光测量传感器测量时所产生的模拟量信号并转换为可存储的测量数据的数据采集卡，用于控制的MCU微控制单元和用于存储数据的存储器，所述MCU微控制单元连接第一无线数传模块并通过第一无线数传模块发送数据和接收控制装置发出的控制指令，按照控制指令控制数据采集卡和存储器工作。
蓄电池具有用于充电的充电模块，蓄电池通过电路接口分别连接电磁铁和数据采集卡，所述控制按钮包括用于控制激光测量传感器通断电的激光测量传感器通断电按钮和用于控制电磁铁通断电的电磁铁通断电按钮，所述激光测量传感器通断电按钮与MCU微控制单元连接，通过MCU微控制单元控制数据采集卡与蓄电池连接的通断，所述电磁铁通断电按钮串联于电磁铁和蓄电池相连的导线之间。
数据采集卡与激光测量传感器之间通过电路接口和数据接口相连，所述电路接口用于为激光测量传感器供电，数据采集卡通电时，激光测量传感器通电工作，数据采集卡断电时，激光测量传感器停止工作；所述数据接口用于与激光测量传感器通讯，接收激光测量传感器检测的数据。
控制装置包括装有控制程序的工作站和带有天线、用于接收和传输数据和发送控制指令的第二无线数传模块，工作站发出激光测量传感器通断电、数据采集、存储的控制指令经第二无线数传模块和第一无线数传模块传递给MCU微控制单元，MCU微控制单元经第一无线数传模块和第二无线数传模块将数据传递给工作站。
工作站中装有用于控制在机检测装置的开关、检测的开始和停止以及对数据进行管理和分析的控制程序。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：实现激光测量的在机检测和数据无线传输以及远程控制，测量传感器能够自由快速地在加工机床上装卸和进行在机测量，数据的检测可在机床运行状态下完成，操作控制流程简单，检测速度快，耗时短，可检测更多几何要素且尺度更为广泛。
附图说明
图1为本发明的结构图；
图2为本发明的控制流程图；
图3为本发明的操作系统界面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，本发明的船用凸轮轴摆动磨削几何误差在机检测系统包括在机检测装置和控制装置，在机检测装置包括激光测量传感器、数据采集器、电磁铁、定位销、蓄电池、带有天线的第一无线数传模块和控制按钮，控制装置包括工作站和与工作站连接并带有天线的第二无线数传模块。
数据采集器包括数据采集卡，MCU微控制单元和存储器，激光测量传感器用于直接测量几何误差，并将测量信号输出给数据采集卡，数据采集卡对激光测量传感器测量时所产生的模拟量信号进行采集并转换为可存储的测量数据，工作站远程通过第二无线数传模块与天线对MCU微控制单元发出数据存储控制指令，控制指令由第一无线数传模块接收并传递给MCU微控制单元，MCU微控制单元控制存储器对数据采集卡采集并转换的测量数据进行存储。
控制按钮包括激光测量通断电按钮和电磁铁通断电按钮，其中激光测量传感器通断电按钮连接于MCU微控制单元，通过MCU微控制单元控制数据采集卡与蓄电池连接的通断，激光测量传感器与数据采集卡之间有电路接口和数据接口连接。当数据采集卡与蓄电池电路连通，则数据采集卡通电工作，同时使激光测量传感器通电工作；当数据采集卡与蓄电池断开，则数据采集卡断电停止工作，同时使激光测量传感器断电停止工作。
在机检测装置通过电磁铁和定位销固定在机床上，由串联于电磁铁和蓄电池相连的导线之间的电磁铁通断电按钮控制电磁铁的通断电，当电磁铁通电时，便可吸附于金属机床的金属平面部位上，如磨床砂轮架、磨床导轨、机床导轨等。电磁铁断电按钮控制电磁铁断电，便可将装置取下。同时利用装置上的定位销与机床上的定位孔完成精准定位固定。运行凸轮轴磨床，移动砂轮架时便可携带着测量装置进行移动，移动到指定测量位置。
工作站中安装测量控制软件，在软件系统页面内包含数据显示、设备开关机、测量开始/停止、数据存储、数据分析、结果显示等操作按钮。工作站发出测量开始/停止、数据采集、存储等控制指令通过第二无线数传模块、天线与第一无线数传模块对MCU微控制单元进行远程控制，实现相应的功能，工作站对接收的数据进行处理，便可获得几何误差等结果并在系统界面显示。
当使用本发明的船用凸轮轴摆动磨削几何误差在机检测系统进行误差检测时，以凸轮轴为例，先按照检测要求和本发明的技术方案设计制作检测装置，再在凸轮轴磨床的砂轮架上合适测量位置钻与检测装置定位销匹配的定位浅孔。然后按下装置中电磁铁通电按钮，电磁铁通电后，将电磁铁吸附侧的定位销对准砂轮架上的定位销孔，插入孔中，电磁铁便可精准的吸附在所要吸附的位置。然后运行凸轮轴磨床，移动砂轮架将测量装置移动到指定测量位置。
控制按钮中包括激光测量传感器通/断电按钮，激光测量传感器通/断电按钮连接于MCU微控制单元，通过MCU微控制单元控制数据采集卡与蓄电池连接的通/断，激光测量传感器与数据采集卡之间有电路接口连接。当数据采集卡与蓄电池电路连通，则数据采集卡通电工作，同时使激光测量传感器通电工作；当数据采集卡与蓄电池断开，则数据采集卡断电停止工作，同时使激光测量传感器断电停止工作。工作站也可远程通过无线数传模块2、天线与无线数传模块1对MCU发出激光测量传感器通/断电、数据采集等控制指令。运行磨床，转动凸轮轴，激光测量传感器通过MCU控制便可对测量目标进行几何误差数据的测量，并将测量信号输出给数据采集卡。数据采集卡对激光测量传感器测量时所产生的模拟量信号进行采集，并转换为可存储的测量数据，工作站远程通过无线数传模块2与天线对MCU发出数据存储控制指令，MCU控制存储器对数据采集卡采集并转换的测量数据进行存储。
MCU微控制单元接收控制按钮中的激光测量传感器通/断电按钮传来的电信号后控制数据采集卡与蓄电池连接的通/断，数据采集卡与激光测量传感器之间有电路接口连接，进而也控制激光测量传感器电路的通/断。MCU微控制单元接收到工作站远程通过无线数传模块2、天线与无线数传模块1发出的激光测量传感器通/断电、数据采集、存储等控制指令，也可控制数据采集卡与蓄电池连接的通/断；控制数据采集卡对激光测量传感器测量时所产生的模拟量信号进行采集，并转换为可存储的测量数据；控制存储存储器对数据采集卡采集并转换的测量数据进行存储；控制无线数传模块1向无线传输模块2传输数据。
本发明的控制流程如图2所示，工作站中安装的控制程序的操作界面如图3所示，打开工作站中安装的软件的系统面板，在软件系统页面中点击新建工程建立一个工程任务，点击设备开机，工作站远程通过第二无线数传模块、天线与第一无线数传模块对MCU发出激光测量传感器通电控制指令，激光测量传感器通过MCU控制便可连通电路开机；运行磨床，转动凸轮轴，在软件系统页面中点击测量开始，远程控制与激光测量传感器连接的数据采集卡开始采集数据；在软件系统页面中点击测量停止，远程控制数据采集卡停止采集，同时存储器也停止临时存储；在软件系统页面中点击数据分析，便可对采集的测量数据进行设计内容的分析；在软件系统页面中点击结果显示，便可获得所设计想要的最终测量结果；在软件系统页面中点击结束当前测量，系统会提示数据是否另存，选择“是”，可将测量数据存储到工作站并删去数据采集器中存储器临时存储的数据，选择“否”，则直接删去数据采集器中存储器临时存储的数据；在软件系统页面中点击设备关机，控制便可断开采集系统电路。
使用完毕，按下装置中电磁铁断电按钮，便可将装置取下，电量不足时可通过充电模块给蓄电池充电。
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