采用單片機控制下的機床超聲檢測控制系統的設計

摘 要：機床自動超聲檢測系統能夠對機床上生產的零件進行在線檢測，提高了機床生產零件的良品率以及效率。本文通過對機床自動超聲檢測系統進行分析，采用單片機對機床超聲檢測控制系統進行控制。通過硬件設計以及軟件設計，實現了單片機控制下的機床超聲檢測控制系統的開發。通過所開發的機床超聲檢測控制系統，能夠便捷準確的對零件進行在線檢測。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.052

0 前言

機床生產的大量零配件，以及機床生產過程中的惡劣環境下，靠人工對機床所生產零配件的優良程度進行檢測是不可取的。因此，隨著電子控制技術的發展，人們開始利用機床自動超聲檢測系統對機床所生產的零配件進行優良程度的檢測。本文通過對機床自動超聲檢測系統進行研究，通過硬件設計與軟件設計，開發了一種單片機控制下的機床超聲檢測控制系統。通過本文所設計系統能夠對機床自動超聲檢測進行良好的控制。

1 機床自動超聲檢測系統分析

機床自動超聲檢測系統為一個復雜的、多組織的高度集成化系統。機床自動超聲檢測系統將超聲組件、計算機以及機床等集合成一體。機床自動超聲檢測系統利用控制系統，將整個檢測系統中的各個功能部分進行耦合，通過協調各個獨立的功能模塊來完成超聲檢測。在不影響機床生產的前提下，通過控制超聲波以實現對機床所生產的零配件進行在線檢測。這樣就可以兼顧高效生產的同時還能穩定的檢測生產產品的質量。

2 超聲檢測控制系統設計

（1）硬件設計。機床超聲檢測控制系統在硬件結構上主要由自動控制系統、超聲波控制及處理系統以及通信接口系統等子系統組成。其結構示意圖如圖1所示。

在整個硬件系統中，自動控制系統負責協調外圍各個子系統。使得各個子系統按要求獨立動作，相互配合完成工作要求。由此，自動控制系統中的主控器需要具備響應速度快、穩定性能好的特點。本文選用STC系列的IAP15W4K58S4型單片機做為主控器。其是一款8位的單片機，具有運算速度快、穩定性能好等特點。能夠通過內部集成的PWM、AD＼DA、UART等端口和功能與外圍器件以及設備進行通信，實現控制命令的傳輸，對各個子系統進行協調處理。

在整個硬件系統中，超聲波控制及處理子系統起到了傳感器的作用。該子系統在超聲探傷儀的基礎上進行設計開發，其包含了自動掃描與自動檢測模塊。通過單片機發出的脈沖控制信號來出發超聲波的發送。

在通信接口上，本文系統設計了RS-485以及以太網接口，以便適應多種需求的通信連接。同時本文在通信接口系統中，還設計了光電耦合電路，將通信信號進行保護，以杜絕機床工作過程中產生的干擾信號對通信信號進行破壞。本文所設計的RS-485接口是基于ADM2587E芯片實現的，該芯片構成的電路中集成了RS-485收發單元、DC-DC電源部分等，有半雙工與全雙工兩種工作方式以供選擇。能夠較靈活的實現與多種通信設備的連接。

另外，本文所設計系統還包含了聲控報警電路。該電路通過對超聲回波信號進行處理，并將處理后信號送入上位機系統。上位機系統通過對該信號進行處理與判斷。若該信號為缺陷檢測信號，則通過總線向單片機發送控制信號。單片機根據上位機發出的控制信號，對系統的警報喇叭進行發聲控制。

（2）軟件設計。本文所設計系統中的軟件部分與硬件系統相對應，可劃分為觸發脈沖控制程序、上位機通信程序、警報觸發程序以及超聲波檢測程序等。其程序設計流程圖如圖2所示。

從圖2可見，本文軟件控制流程較多。本文在KEIL C51軟件上采用C語言，分為多.C文件來實現軟件的控制。

3 結論

機床自動超聲檢測系統是機床生產零配件過程中，控制零配件優良率的有效輔助設備。本文通過對機床自動超聲檢測系統的構成及作用等方面進行分析后，從硬件系統設計與軟件設計出發，研究了采用單片機控制下的機床自動超聲檢測控制系統。從功能的需求出發，通過自動控制系統、超聲波控制及處理系統以及通信接口系統等子系統組成了本文所設計超聲檢測控制系統的硬件部分。根據硬件的組成以及功能的需求，利用模塊化的思想，設計了本文超聲檢測控制系統的軟件，并通過多.C文件的形式來實現軟件的控制。本文所設計的機床自動超聲檢測控制系統，能夠實現機床超聲對機床產品的優良情況檢測，從而實現對產品優良率的控制，提高產品的質量。

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作者簡介：孟淑麗（1971-），女，河北石家莊人，碩士，講師，研究方向：電氣自動化。