摩擦焊机数据检测系统设计与研制

姚晓颖　李虹　姜雷

摘 要：本文针对摩擦焊机在装卡找正过程中，存在的观测精度低、工作量大，测点少，数据代表性差的缺陷，提出了一种方便有效的数据找正检测方法，即有线与无线传输相结合的可视化编程数据找正系统。本文详细介绍了系统的设计思想、系统构成、功能及工作原理。此系统能够克服上述存在的问题，达到零件制造的要求，具有很好的应用前景。

关键词：系统设计；无线传输；旋转编码器

中图分类号：TG409 文献标识码：A

0.引言

该设备用于零件的同心度误差数据检测，其在装卡找正过程中，主要采用人工测量，实时监视、人工记录数据的方法，再以这些数据为依据，对设备进行调整来找正。这种方式观测精度低、工作量大，易受人为因素影响；测点少，数据代表性差，从而影响摩擦焊机的产品质量和生产效率。因此，提供一种行之有效、先进的数据找正检测手段是目前所急需的。

为此，我们研制了一种有线与无线传输相结合的可视化编程数据传输系统，系统可以准确地检测、传输和显示同心度数据和角度数据，取代以往人工检测、记录数据的方式，节省了大量的人力，同时提高了数据精度，从而大大提高摩擦焊机的生产效率和产品质量。

1.系统硬件组成

1.1 系统硬件组成

整个系统分为可视化编程接收、同心度误差数据检测和角度数据检测3部分。

（1）可视化编程接收部分的计算机（安装了数据处理软件系统的PC机）是信息处理的核心，通过工控机的两个RS232串口分别与无线数传接收模块PSI-WL-PLUG-RS232/BT和GP1312RL/CH变送输出仪表的转换器进行串口通信，完成对数据的接收，并由计算机对接收的采集数据进行处理和显示，同时控制打印机打印输出。

（2）同心度误差数据检测部分完成对主轴和轴承套的同心度数据检测和无线传输。

同心度误差数据检测部分包括S234数显杠杆表和一对无线数传模块。PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块通过RS232接口和S234数显杠杆表连接，同时为S234数显表供电，数显表采集的数据通过天线装置直接完成对数据的发送；PSI-WL-PLUG-RS232/BT无线接收模块直接与工控机串口连接，完成对同心度误差数据的接收。该数据检测部分的仪器封装在控制箱里固定在连接主轴的三脚架上，完成对同心度误差数据的无线检测。

（3）角度检测部分完成对主轴旋转角度的测量。

角度检测部分以有线方式传输检测摩擦焊机主轴旋转的角度数据，由RS232/RS485转换器、变送输出仪表、旋转编码器组成，所检测的角度数据与同心度误差数据一一对应。ROC413型旋转编码器通过输出端SSI接口同GP1312RL/C变送仪表连接，以RS485的方式输出，再经RS232/RS485转换器和计算机进行串口通信。

1.2 系统硬件选型

（1）无线传输模块

蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术，本项目传输距离仅2m，因此选用PHOENIXCONTAC公司生产的一对蓝牙无线数据传输模块完成同心度数据的传输。发射模块型号为PSI-WL-RS232-RS485/BT，接收模块型号为PSI-WL-PLUG-RS232/BT，体积小，结构简单，实现方便，具有用于外部天线的MCX口，集成通路诊断功能。在数据通信时，只需保证无线传输模块的收发频率设置相同即可。

（2）旋转编码器

旋转编码器选用海德汉ROC413绝对型。其内部装有精巧的光电码盘，能将主轴角度位置信号变换成13位格雷码输出。不论主轴旋转多少圈，主轴的任何一个绝对角度（0～360°）都有一个相应的格雷码与之对应，从而可以准确地知道主轴在任何时刻的角度位置。

（3）变送仪表

对于ROC413绝对型编码器为串行输出的SSI信号，连接的模板很少。为此，采用上海精浦机电有限公司专为其开发的GP1312/CH变送输出仪表，此仪表可以对ROC413绝对型编码器输出的格雷码进行解码运算，最后以角度进行显示，同时无零点漂移、信号干扰丢失问题，能确保长时间无故障运行。

2.系统软件开发

本系统的控制软件采用VB6.0平台开发。通过MSCOM控件控制串行口，完成对摩擦焊机角度数据和同心度无线数据的同步采集、显示，同时实现数据的存储和打印功能，系统开发界面如图1所示。

通过此操作界面，可以进行测量方式的选择——端跳和径跳；数据接收方式的选择——自动接收和手动接收，如果选择自动接收方式，需要在左边的发送时间间隔的文本内输入时间间隔，默认为2000ms。现场操作人员根据测量元件的工艺要求，确定端跳或径跳检测之后，点击接收按钮，角度数据和同心度误差数据就会在界面中间的两个文本里以2s的时间间隔自动同步显示，同时默认将数据存储到Excel表中，便于查询和打印。数据的检测、记录、存储都是自动完成，大大提高了数据检测效率。

结论

本项目采用可视化编程，利用蓝牙无线传输技术，在PC机上以有线和无线的两种方式同步的检测、传输、接收、显示传感器检测的角度数据和同心度误差数据，同时并把检测的数据动态的同步存储到Excel表中，利于现场人员随时查阅和打印。经过软件调试和现场设备联动调试，已准确接收有线与无线传输的现场检测数据，解决了现场人工检测、记录数据，工作量大、效率低的问题。本系统的研制成功，应用于摩擦焊机同心度检测可大大提高工作效率和产品的生产效率。

参考文献

[1]何志敏，梅大成，谭文学.一种基于无线传输的分布式数据采集和控制系统[J].现代电子技术，2004（19）：27-31.

[2]谭定忠，雷红旗，等.一种旋转构件扭矩信号测试系统[J].传感器技术，2002，21（4）：57-58.