一种惯性摩擦焊机数据检测装置 【技术领域】
本发明涉及检测设备领域，特别提供了一种惯性摩擦焊机数据检测装置。
背景技术
惯性摩擦焊机是军品生产线上生产飞机发动机大型件不可替代的设备，是具有世界先进水平的设备。该设备作为我公司某新机研制、生产的关键设备，目前其在装卡找正过程中，方法简单，却非常笨重。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、方便快捷、先进的数据找正监测手段是目前所迫切需要的。
【发明内容】
本发明的目的是为了实现监测的方便快捷，特提供了一种惯性摩擦焊机数据检测装置。
本发明提供了一种惯性摩擦焊机数据检测装置，其特征在于：所述的惯性摩擦焊机数据检测装置包括可视化编程接收部分，同心度误差数据检测部分，角度检测部分；
可视化编程接收部分包括：计算机1，无线数传接收模块PSI-WL-PLUG-RS232/BT2，GP1312RL/CH变送输出仪表的转换器3，打印机4，5V直流电源5；计算机1通过串口通讯分别与无线数传接收模块PSI-WL-PLUG-RS232/BT2和GP1312RL/CH变送输出仪表的转换器3连接，计算机1通过数据线与打印机4连接，5V直流电源5通过导线与无线数传接收模块PSI-WL-PLUG-RS232/BT2连接；完成对数据的接收，由计算机对接收的数据进行处理和显示，同时控制打印机打印输出；
同心度误差数据检测部分包括：PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块6的RS232接口和S234数显杠杆表7连接，24V直流电源8与PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块6连接，天线9与PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块6连接，无线接收模块PSI-WL-PLUG-RS232/BT11与计算机1通过串口连接；
角度检测部分包括：RS232/RS485转换器12，GP1312RL/CH变送输出仪表13，ROC413型旋转编码器14，直流18V电源15；RS232/RS485转换器12通过数据线与GP1312RL/CH变送输出仪表13连接，GP1312RL/CH变送输出仪表13通过数据线与ROC413型旋转编码器14连接，ROC413型旋转编码器14通过导线与直流18V电源15连接，以有线方式传输检测的角度数据。
所述的计算机1为工控机。
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。S234数显杠杆表和生产的一对无线数传模块PSI-WL-RS232-RS485/BT和PSI-WL-PLUG-RS232/BT组成。这是一套高精度，高性能的数采系统，其精度达到0.001mm。应用于摩擦焊机数据的采集、传输及显示，完全满足现场的要求。其工作原理是通过PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块的RS232接口和S234数显杠杆表连接，同时通过串口为S234供电，通过天线装置直接完成对数据的发送；无线接收模块PSI-WL-PLUG-RS232/BT与工控机串口连接，由其完成对数据的接收。因为要对数据采集部分的仪器进行封装，成为一个独立的部分，所以PSI-WL-RS232-RS485/BT的电源由干电池提供，电源为24VDC。
旋转编码器是一种集光、机、电于一体的转速、位移传感器，具有高频响应、分辨能力高、承载能力强、力矩小、耗能低、性能可靠、使用寿命长等诸多优点，而广泛应用于需要位置检测的系统中。
选用旋转编码器的目的就是检测摩擦焊机主轴旋转的角度，由系统的同心度数据检测部分检测摩擦焊机主轴与轴承套的同心度数据，而由旋转编码器检测摩擦焊机主轴所转过的角度，就可以知道每一同心度误差数据所对应的角度，使现场操作人员快捷、方便的调整设备以找正。
旋转编码器的工作原理：
由于增量编码器是以输出脉冲来得到角度，如果现场存在干扰就会丢失脉冲而产生误差，因此我们选用绝对式编码器，它由机械位置决定每个位置的唯一性，它不受停电、干扰的影响、它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。因此，绝对编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。
ROC413绝对型旋转编码器，它是一种光电式绝对值旋转编码器，内部装有光电码盘，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度)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，而这正是摩擦焊机角度检测所必需的。格雷码本身具有一个其它数字代码不具备的特点，即任意两个相邻代码之间互相变化时，只有一位数码发生变化，这可以有效地避免因主轴位置信号变化时可能出现的读取错误和随之而来的误动作。
ROC413绝对型编码器为串行输出，SSI信号，连接的模板很少。采用GP1312/CH绝对型编码器变送输出仪表，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，最终以角度的形式输出。GP1312RL系列仪表可作绝对位置的长度、高度、角度测量，因是绝对位置测量，所有位置均数字量对应，无零点漂移、信号干扰丢失问题，能适用于较强干扰场合，确保长时间无故障运行。
同心度误差数据检测部分硬件调试：
配置PSI-WL-PLUG-RS232/BT无线接收模块，将PSI-WL-PLUG-RS232/BT连接到工控机RS232串口上，设置为CONF模式，并通过配置软件进行配置。
(1)串口设置
波特率：4800，数据位：7，偶校验，停止位：1；
(2)无线数传模块总设置
包括设备名称、密码、安全设置、自动配对和电源设置；定义本模块的名字“11”，这个定义的设备名就是其它的无线数传设备在执行一个搜寻过程时能看到的这个设备的名字；
安全设置为“安全有效”；“安全有效”是确保两个无线数传模块在进行无线通信之前，必须执行一个“配对”过程通过应答密码来建立通信渠道。操作模式：设定为无线数传模块可连接并且可搜寻，即其它地无线数传设备可连接到这个无线数传设备，或其它的无线数传设备也可通过执行一个search，找到这个无线数传设备。电源设置：取系统默认的电源；
(3)无线数传连接设定
包括点到点或多点的通信模式和client/server功能。
1)无线通信模式：本系统只有一对无线通信模块，所以设置为点对点模式；
2)服务操作模式：配置为server，并设定为串行端口模式；
3)服务设备选择：通过两种方式来确定与之通讯的无线数传设备。
执行一个搜寻设备过程：将PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块接通电源，操作模式设置为CONF模式，启动server设备搜寻过程，看其能否自动找到这个无线数传发射模块，如果找不到则选择第二种方式。
指定服务设备：启动指定服务设备过程，键入发射模块的地址和名字，即PSI-WL-RS232-RS485/BT地址和名称，并将其添加到被选择的设备项目中，为两个模块之间的配对做好准备。
(4)连接方式选择
设定永久性连接，即在两个通信模块断电之后，要想再次接通电源，重新建立通信连接时，不用再次配置。
(5)无线数传配对设置
首先选择“执行配对”，即可以选择“开始配对”，也可以选择“接受配对”，做为服务端的本模块选择“接受配对”选项，这时，PSI-WL-RS232-RS485/BT的名称和彼此之间的应答密码会出现，说明配对成功。配置PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块：配置过程和上述过程大致相同，串口协议、应答密码要和接收模块设置相同，保证两个模块建立通信渠道。不同之处为：无线数传连接设置中的服务操作模式要配置为client。无线数传配对中选择“开始配对”，它会搜寻与之密码相同的无线数传模块，如果找到，会显示配对成功，否则，就要查找原因，重新设置，直到配对成功为止。
模块之间的通信调试：两个无线数传模块配置并配对成功后，将CONF模式改为RUN模式，为两模块之间的通信调试做好准备。
将RAD-ISM-2400-ANT-OMNI-2-1天线接在PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块的天线接口上，将发射模块接通电源；将PSI-WL-PLUG-RS232/BT接收模块通过RS232口接到工控机上，接通电源，如果两个模块的黄灯都亮，说明两个模块之间的通讯已经建立，但是通讯不好；如果发射模块的BTSIGNAL的两个绿灯同时亮，说明两模块之间通讯建立，而且信号非常好，如果都不亮，说明通信没有建立，需要查找原因，对两个模块重新配置，直到两个模块之间成功建立通信连接。
本装置的控制软件是基于VB6.0平台开发的。VB通过MSCOM控件控制串行口，该控件屏蔽了通讯过程中的底层操作程序，只需设置和监视控件的属性与事件可以方便地实现串行异步通讯。系统能够完成对角度数据和同心度无差数据的同步采集，显示，并能够实现数据的存储和打印。
本发明的优点：
可以准确的检测、传输和显示现场数据，取代以往人工监测、记录数据的方式，即可节省大量的人力，提高数据精度；又可避免检测同心度误差数据的有线方式下电缆布线时的缠绕问题，从而大大提高摩擦焊机的生产效率和产品质量，为公司创造更大的经济效益。数据传输效率高，而且结构简单，操作方便。本系统是有线与无线传输相结合的可视化编程数据检测系统，同心度误差数据的采集采用无线传输的方式，角度检测部分采用有线传输的方式。采用可视化编程，在PC机上以有线和无线的方式准确、同步的接收传感器检测的角度数据和同心度误差数据，并把检测的数据动态的存储到Excel表中，便于现场技术人员打印和查阅。经过反复硬件调试、软件调试和现场设备联调，已成功接收有线与无线传输的现场检测数据，准确无误，解决了现场存在的需人工监测、记录，工作量大、效率低的问题，大大提高了劳动效率和产品的生产效率。
【附图说明】
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为可视化编程接收部分示意图；
图2为同心度误差数据检测部分示意图；
图3为角度检测部分；
图4为PSI-WL-RS232-RS485/BT和S234的接线图；
图5为有线通讯软件流程图；
图6为软件流程图。
【具体实施方式】
实施例1
本实施例提供了一种惯性摩擦焊机数据检测装置，其特征在于：所述的惯性摩擦焊机数据检测装置包括可视化编程接收部分，同心度误差数据检测部分，角度检测部分；
可视化编程接收部分包括：计算机1，无线数传接收模块PSI-WL-PLUG-RS232/BT2，GP1312RL/CH变送输出仪表的转换器3，打印机4，5V直流电源5；计算机1通过串口通讯分别与无线数传接收模块PSI-WL-PLUG-RS232/BT2和GP1312RL/CH变送输出仪表的转换器3连接，计算机1通过数据线与打印机4连接，5V直流电源5通过导线与无线数传接收模块PSI-WL-PLUG-RS232/BT2连接；完成对数据的接收，由计算机对接收的数据进行处理和显示，同时控制打印机打印输出；
同心度误差数据检测部分包括：PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块6的RS232接口和S234数显杠杆表7连接，24V直流电源8与PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块6连接，天线9与PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块6连接，无线接收模块PSI-WL-PLUG-RS232/BT11与计算机1通过串口连接；
角度检测部分包括：RS232/RS485转换器12，GP1312RL/CH变送输出仪表13，ROC413型旋转编码器14，直流18V电源15；RS232/RS485转换器12通过数据线与GP1312RL/CH变送输出仪表13连接，GP1312RL/CH变送输出仪表13通过数据线与ROC413型旋转编码器14连接，ROC413型旋转编码器14通过导线与直流18V电源15连接，以有线方式传输检测的角度数据。
所述的计算机1为工控机。
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。由瑞士Sylvac SA公司的产品S234数显杠杆表和德国PHOENIXCONTACT公司生产的一对无线数传模块PSI-WL-RS232-RS485/BT和PSI-WL-PLUG-RS232/BT组成。这是一套高精度，高性能的数采系统，其精度达到0.001mm。应用于摩擦焊机数据的采集、传输及显示，完全满足现场的要求。其工作原理是通过PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块的RS232接口和S234数显杠杆表连接，同时通过串口为S234供电，通过天线装置直接完成对数据的发送；无线接收模块PSI-WL-PLUG-RS232/BT与工控机串口连接，由其完成对数据的接收。因为要对数据采集部分的仪器进行封装，成为一个独立的部分，所以PSI-WL-RS232-RS485/BT的电源由干电池提供，电源为24VDC。
旋转编码器是一种集光、机、电于一体的转速、位移传感器，具有高频响应、分辨能力高、承载能力强、力矩小、耗能低、性能可靠、使用寿命长等诸多优点，而广泛应用于需要位置检测的系统中。
选用旋转编码器的目的就是检测摩擦焊机主轴旋转的角度，由系统的同心度数据检测部分检测摩擦焊机主轴与轴承套的同心度数据，而由旋转编码器检测摩擦焊机主轴所转过的角度，就可以知道每一同心度误差数据所对应的角度，使现场操作人员快捷、方便的调整设备以找正。
旋转编码器的工作原理：
由于增量编码器是以输出脉冲来得到角度，如果现场存在干扰就会丢失脉冲而产生误差，因此我们选用绝对式编码器，它由机械位置决定每个位置的唯一性，它不受停电、干扰的影响、它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。因此，绝对编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。
选用ROC413绝对型旋转编码器，它是一种光电式绝对值旋转编码器，内部装有光电码盘，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度)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，而这正是摩擦焊机角度检测所必需的。格雷码本身具有一个其它数字代码不具备的特点，即任意两个相邻代码之间互相变化时，只有一位数码发生变化，这可以有效地避免因主轴位置信号变化时可能出现的读取错误和随之而来的误动作。
对于ROC413绝对型编码器为串行输出，SSI信号，连接的模板很少。采用GP1312/CH绝对型编码器变送输出仪表，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，最终以角度的形式输出。GP1312RL系列仪表可作绝对位置的长度、高度、角度测量，因是绝对位置测量，所有位置均数字量对应，无零点漂移、信号干扰丢失问题，能适用于较强干扰场合，确保长时间无故障运行。
同心度误差数据检测部分硬件调试：
配置PSI-WL-PLUG-RS232/BT无线接收模块，将PSI-WL-PLUG-RS232/BT连接到工控机RS232串口上，设置为CONF模式，并通过配置软件进行配置。
(1)串口设置
波特率：4800，数据位：7，偶校验，停止位：1；
(2)无线数传模块总设置
包括设备名称、密码、安全设置、自动配对和电源设置；定义本模块的名字“11”，这个定义的设备名就是其它的无线数传设备在执行一个搜寻过程时能看到的这个设备的名字；
安全设置为“安全有效”；“安全有效”是确保两个无线数传模块在进行无线通信之前，必须执行一个“配对”过程通过应答密码来建立通信渠道。操作模式：设定为无线数传模块可连接并且可搜寻，即其它的无线数传设备可连接到这个无线数传设备，或其它的无线数传设备也可通过执行一个search，找到这个无线数传设备。电源设置：取系统默认的电源；
(3)无线数传连接设定
包括点到点或多点的通信模式和client/server功能。
1)无线通信模式：本系统只有一对无线通信模块，所以设置为点对点模式；
2)服务操作模式：配置为server，并设定为串行端口模式；
3)服务设备选择：通过两种方式来确定与之通讯的无线数传设备。
执行一个搜寻设备过程：将PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块接通电源，操作模式设置为CONF模式，
启动server设备搜寻过程，看其能否自动找到这个无线数传发射模块，如果找不到则选择第二种方式。
指定服务设备：启动指定服务设备过程，键入发射模块的地址和名字，即PSI-WL-RS232-RS485/BT地址和名称，并将其添加到被选择的设备项目中，为两个模块之间的配对做好准备。
(4)连接方式选择
设定永久性连接，即在两个通信模块断电之后，要想再次接通电源，重新建立通信连接时，不用再次配置。
(5)无线数传配对设置
首先选择“执行配对”，即可以选择“开始配对”，也可以选择“接受配对”，做为服务端的本模块选择“接受配对”选项，这时，PSI-WL-RS232-RS485/BT的名称和彼此之间的应答密码会出现，说明配对成功。配置PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块：配置过程和上述过程大致相同，串口协议、应答密码要和接收模块设置相同，保证两个模块建立通信渠道。不同之处为：无线数传连接设置中的服务操作模式要配置为client。无线数传配对中选择“开始配对”，它会搜寻与之密码相同的无线数传模块，如果找到，会显示配对成功，否则，就要查找原因，重新设置，直到配对成功为止。模块之间的通信调试：两个无线数传模块配置并配对成功后，将CONF模式改为RUN模式，为两模块之间的通信调试做好准备。
将RAD-ISM-2400-ANT-OMNI-2-1天线接在PSI-WL-RS232-RS485/BT发射模块的天线接口上，将发射模块接通电源；将PSI-WL-PLUG-RS232/BT接收模块通过RS232口接到工控机上，接通电源，如果两个模块的黄灯都亮，说明两个模块之间的通讯已经建立，但是通讯不好；如果发射模块的BTSIGNAL的两个绿灯同时亮，说明两模块之间通讯建立，而且信号非常好，如果都不亮，说明通信没有建立，需要查找原因，对两个模块重新配置，直到两个模块之间成功建立通信连接。
本装置的控制软件是基于VB6.0平台开发的。VB通过MSCOM控件控制串行口，该控件屏蔽了通讯过程中的底层操作程序，只需设置和监视控件的属性与事件可以方便地实现串行异步通讯。系统能够完成对角度数据和同心度无差数据的同步采集，显示，并能够实现数据的存储和打印。