一种冲压外圈轴承高度测量装置研究.docx

一种冲压外圈轴承高度测量装置研究摘要：国内轴承生产厂商主要是采用量规、卡尺对轴承高度进行手动测量测量效率低容易造成疲劳操作带来经济损失。现设计了一种基于单片机的无内圈、冲压外圈轴承的高度自动测量装置。该装置采用电感式位移传感器将高度尺寸的变化值转变为传感器输出电压值由AT89S52单片机作为控制芯片构成的测量系统很好地适应了快速的生产节拍需求并利用VB开发人机界面。该测量装置能精确地测量这种轴承的高度自动化效率高满足了生产需求是一款实用的测量装置。关键词：轴承高度；自动测量装置；电感式位移传感器中图分类号：TP216文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.10055630.2012.03.0172测量装置设计结合一般测控系统的结构组成测高装置的设计方案见图3。指示仪表采用3个DA系列高精度直流变压器位移传感器相隔120°对称安装。为防止噪声干扰经滤波环节[3]后的3组位移信号进入多路选择器由多路选择器74LS153按次序传送给A/D转换芯片。采用AT89S52单片机作为控制芯片控制传感器信号流经多路选择器的次序并控制A/D转换的启动和读取A/D转换的结果将A/D转换的结果进行分析处理之后送给LCD进行显示同时由串口向外发送高度值。实际测量时3个位移传感器每隔120°对称安装于轴承冲压外圈轴向垂直线上。每测完一面3个测量点的高度值后将轴承翻转测量另一端面3个高度位置每个轴承得到6个高度测量数据。2.1DA0.5位移传感器国标[4]对冲压外圈滚针轴承的高度（宽度）公差也做了规定。对于任意直径的轴承其高度公差值为（-0.30）mm其中上偏差为0mm下偏差为-0.3mm。根据实际测量精度和速度需求选择DA系列高精度直流差动式变压器位移传感器。DA系列位移传感器结构原理见图4主要由原方绕组1、两个匝数相等的副边绕组4和7、动铁芯6、导磁外壳3、骨架5等六部分组成。其工作原理图如图5所示当原边绕组通以交流激励电压时在变压器副边的两个线圈里感应出完全相等同的电动势。由于反向串联这两个感应电势相互抵消从而使传感器在平衡位置的输出为零。当动铁芯产生位移由于磁阻的影响两个副边绕组的磁通将发生一正一负的差动变化故导致其感应电势也发生相应的改变失去平衡使得传感器有对应于动铁芯位移的电压输出量。差动变压器的输出电压在理想状态下与输入位移成线性关系[5]。由位移传感器输出的信号为-10～10V一般的A/D转换器的模拟输入只有0～5V如果选用这些芯片会存在烧毁芯片的危险。MAX176是12位串行A/D转换器片内有采样保持器能将模拟信号快速捕获并转换为数字信号（捕获时间为0.4μs最长转换时间为3.5μs）其模拟输入电压范围为-15～15V。该芯片是DIP8封装体积小巧有利于减少仪器整体体积。MAX176是12位串行A/D转换器转换结果分两个字节串行输出输出数据格式如图6所示。此数据格式不便于后续运算处理还必须通过程序将其改变成图7所示的数据格式。2.5界面显示装置由液晶显示器和计算机界面组成。液晶显示器显示提示信息如放置标准量块、设置极值等；计算机界面提供极值设置功能并将测量结果以列表和折线图两种方式显示。PC机显示界面如图8所示。3结论设计了一种基于单片机的无内圈、冲压外圈轴承的高度测量装置它能按轴承装配流水线的节拍连续获取轴承零件的高度尺寸并做出合格与不合格判断。其优点在于：（1）基于传感器和电子电路的现代检测技术减少了人工重复劳动避免了由于工人疲劳操作带来的经济损失；（2）操作便捷可利用键盘和PC机灵活设置公差极限值适合不同型号产品的测量；（3）提供了良好的人机界面并将历史数据保存便于进行质量控制。参考文献：[1]王春莉王哲田亚欧等.高精度尺寸测量仪设计[J].哈尔滨轴承2007（1）：46-47.[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会.GB/T307.2-2005滚动轴承测量和检验的原则及方法[S].北京：中国标准出版社2005.[3]张学明宓韵萍江军.等.光纤电压传感器信号处理电路的设计[J].光学仪器200628（2）：31-35.[4]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会.GB/T12764-2009滚动轴承无内圈、冲压外圈滚针轴承外形尺寸和公差[S].北京：中国标准出版社2009.[5]强锡富.传感器[M].北京：机械工业出版社2004：67-70.[6]陈涛.单片机应用及C51程序设计[M].北