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CN116297819A - 一种换向器加固圈裂纹检测仪及其应用装置和检测方法 - Google Patents

一种换向器加固圈裂纹检测仪及其应用装置和检测方法 Download PDF

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CN116297819A
CN116297819A CN202211490191.5A CN202211490191A CN116297819A CN 116297819 A CN116297819 A CN 116297819A CN 202211490191 A CN202211490191 A CN 202211490191A CN 116297819 A CN116297819 A CN 116297819A
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林景
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Abstract

本发明涉及一种换向器加固圈裂纹检测仪，包括：振荡电路，振荡电路包括电位器wp和可调电容C12，振荡电路连接有电磁传感器，电磁传感器包括线圈X1和线圈X2，振荡电路用于向线圈X1和线圈X2输出交变电流并与加固圈产生的反向电动势发生衰减；放大电路，放大电路用于放大交流信号；精密线性整流电路，精密线性整流电路用于将交流信号转换为直流信号；控制模块，控制模块包括控制器以及多个与控制器连接的MCU单元；外部交互模块；其中，振荡电路、放大电路和精密线性整流电路组成电磁传感电路，外部交互模块与控制模块连接。本发明的有益效果为：能有效的检测出换向器内加固圈是否有裂纹或者断裂的情况发生。

Description

一种换向器加固圈裂纹检测仪及其应用装置和检测方法
技术领域
本发明涉及金属圈裂纹检测领域，特别涉及一种换向器加固圈裂纹检测仪及其应用装置和检测方法。
背景技术
电机换向器有(如图1所示)很多类型，其主要结构为铜排，云母片，加固圈和酚醛树脂。随着技术进步，电机功率越做越大，体积越来越小，转速就越来越高，换向器行业国家技术标准要求也越来越严。汽车摩托车换向器要在220C以30000r/m转速运转5mim，其径向跳动＝<0.01mm，片间段差＝<0.005mm。正是由于换向器的这种工作和实验条件，越来越多的电机制造商，要求换向器采用钢质加固圈，而且有些用于汽车电机的换向器加固圈还增加了热处理强化工艺。
而钢质加固圈是用高强度钢板在冲床上冲切而成的，截面积很小，仅为1.2～3mm2，但在冲制和热处理过程中都会有产生裂纹或者断裂的风险。有裂纹或者断裂的加固圈(如图2所示)在换向器高速旋转状态下承受不了铜排离心力，导致铜排向外滑移而加剧换向器与碳刷摩擦，从而加速换向器失效。所以对加固圈的裂纹缺陷必须有严格的管控。
本申请人于2014年1月15日申请过一项专利名称为“电机换向器金属加固圈检测仪及其检测方法和应用设备”的发明专利，授权公告号为CN103792584B，其虽然解决了换向器钢制加固圈缺失的检测问题，但对于加固圈上的裂纹缺陷或者断裂检测尚未能解决。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种换向器加固圈裂纹检测仪及其应用装置和检测方法，以解决上述问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种换向器加固圈裂纹检测仪，包括：
振荡电路，振荡电路包括电位器wp和可调电容C12，振荡电路连接有电磁传感器，电磁传感器包括线圈X1和线圈X2，振荡电路用于向线圈X1和线圈X2输出交变电流并与加固圈产生的反向电动势发生衰减；
放大电路，放大电路用于放大交流信号；
精密线性整流电路，精密线性整流电路用于将交流信号转换为直流信号；
控制模块，控制模块包括控制器以及多个与控制器连接的MCU单元；
外部交互模块；
其中，振荡电路、放大电路和精密线性整流电路组成电磁传感电路，外部交互模块与控制模块连接，精密线性整流电路通过A/D转换单元与MCU单元连接。
通过采用上述技术方案，振荡电路向线圈输出交变电流，在线圈中激发产生磁场，线圈可等效看作电流为I的一个圆形导体，线圈在空间P点激发的磁场基本满足毕奥-萨伐尔定理：
Figure BDA0003963074280000021
此式表明，B的值与线圈中的激磁电流I成正比，与测试点P到电流元dl的距离r2成反比，而且电磁传感器线圈的磁场处处都垂直于线圈圆环，由于铁氧体磁芯的导磁率μr是空气导磁率的数千倍(PC40的μr＝2300)，所以电磁传感器激磁线圈产生的磁场，几乎完全被约束在磁芯中，只在磁芯开口暴露于空气中；通过铁氧体磁芯的基本磁化曲线(如图3所示)说明，铁氧体磁芯的基本磁化函数B＝f(H)是非线性的，在ab段，B对H，也就是对激磁电流I有最大变化率，要提高传感器灵敏度和仪器检测精度，就必须尽可能使传感器工作在这个区间；处在磁罐开口空间中的加固圈，其感生电动势ε应基本满足电磁感应公式：
Figure BDA0003963074280000022
由于穿出磁芯的磁场集中在磁芯的开口，并通过公式(1)和公式(2)所作的理论分析以及实际测试都表明，加固圈与电磁传感器之间必须有精确的定位，以保证有良好的电磁耦合：当加固圈中心与电磁传感器中心轴线重合，其平面与传感器端面平行时，其内的感生电动势ε最强；其中若加固圈完好，感生涡电流也最大，此涡电流也会产生反向磁场，而且也会按公式(2)在激磁线圈中产生反向电动势，从而对激磁电路中的电磁振荡产生最大衰减，并将信号通过放大电路进行放大，精密线性整流电路将交流信号转换为直流信号，在激磁电磁场中，加固圈不同状态产生不同强度感生涡电流，反过来又对原激磁电流产生不同强度的衰减，在通过A/D转换单元将模拟信号转换成数字信号传输至控制模块内进行处理；反之若加固圈有裂纹或者断裂，则裂纹处或者断裂处感生涡电流不能形成完整回路，对原激磁电路的电磁震荡不能有效衰减；通过在电路中对震荡频率，振幅的调节和机械部分定位，电磁间隙的精准调节，当加固圈完好时，其输出的数字量接近为0，当加固圈有裂纹时，其输出的数字量接近一个设定限值，当加固圈缺失时，其输出的数字量大于另一个设定限值，从而能有效的检测出换向器内加固圈是否缺失和是否有裂纹或者断裂的情况发生。而且应尽可能使传感器磁感应强度B保持在磁化曲线ab段，避免B接近饱和状态，从而提高检测精度；另一方面，不同规格换向器，端面树脂厚度，加固圈在铜排中嵌埋深度是不同的，即加固圈平面与传感器端面的间距也不同。由公式(1)可知B的值与r2成反比，当加固圈离传感器端面间距增加时，B值就会随间距按平方关系减小，公式(2)表明，加固圈中的感生电动势ε与B相关，B值减小，感生涡电流也会减小，这也会影响检测精度，所以必须将B值适当提高。公式(2)式还表明ε还与
Figure BDA0003963074280000031
相关，即与频率相关，因此为了兼顾上述多因素对灵敏度的影响，通过在振荡电路中设置电位器WP和可调电容C12，使激磁电流的振幅和频率都精细可调，通过这种精细的调节，可有效修正不同规格换向器造成的电磁间隙差别，而且对线圈中电流有效值进行数字显示，有效的提高了对不同规格换向器检测时的精度。
本发明进一步设置为：振荡电路还包括三极管Q1和三极管Q2，线圈X1的一端均接地，另一端依次通过电阻R22和电位器wp连接三极管Q1的发射极，线圈X2的一端通过可调电容C12接地，另一端通过电容C10连接三极管Q1的发射极，线圈X1和线圈X2远离接地的一端相连，三极管Q1的集电极和基极分别通过电阻R19和电阻R20接电源VCC，三极管Q1的集电极连接有电容C11，三极管Q1的基极与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极通过可调电容C12接地，三极管Q2的集电极通过电阻R21接电源VCC。
通过采用上述技术方案，能有效的向线圈X1和线圈X2输出交变电流，使线圈X1和线圈X2产生磁场，并将交流信号传输到放大电路。
本发明进一步设置为：放大电路包括运算放大器IC1，运算放大器IC1的同相输入端通过电阻R24分别连接电容C11、电容C13和电阻R23，电容C13和电阻R23和远离电阻R24的一端均接地，运算放大器IC1的反相输入端分别通过电阻R25接地和电阻R26连接其输出端，运算放大器IC1的正电源端连接电源VCC，运算放大器IC1的负电源端接地。
通过采用上述技术方案，放大电路能有效的将振荡电路传输来的的微弱信号放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号，即进行不失真的放大。
本发明进一步设置为：精密线性整流电路包括运算放大器IC2、二极管D10和二极管D11，所述运算放大器IC2的同相输入端分别通过电阻R27连接运算放大器IC1的输出端、通过二极管D10连接运算放大器IC2的输出端、通过电阻R29连接二极管D11的负极，所述二极管D10的负极与二极管D11的正极连接，所述运算放大器IC2的输出端连接二极管D11的正极，所述运算放大器IC2的反相输入端通过电阻R28连接公共端COM，所述二极管D11的负极通过A/D转换单元与MCU单元连接。
通过采用上述技术方案，当加固圈完好或断裂微小时，震荡电路和前置放大器输出信号是很弱的，而通过精密线性整流电路中的运算放大器IC2进行二次放大，能有效的避免信号失真。
本发明进一步设置为：MCU单元至少设有两个，电磁传感电路的数量与MCU单元的数量相同。
通过采用上述技术方案，两个电磁传感电路分别对应连接两个电磁传感器，使对换向器两端上的电磁传感器控制更加的稳定，调节更加的方便。
本发明进一步设置为：外部交互模块包括：
显示器，显示器与MCU单元连接；
设定输入端，设定输入端与MCU单元连接；
激光定位传感器，激光定位传感器与控制器连接；
报警器，报警器与控制器连接；
多功能检测台通信接口，多功能检测台通信接口与控制器连接。
通过采用上述技术方案，显示器能显示当前的工作状态以及检测的数值，通过设定输入端能设定一个限值从而使检测的数值与限值进行对比，检测出加固圈十分有裂纹，激光定位传感器能有效对换向器在两个电磁传感器之间进行定位，从而提高检测的精度。
一种换向器加固圈裂纹检测仪的应用设备，包括换向器加固圈裂纹检测仪，还包括：
机架，机架上设有多个检测工位，机架上设有电磁传感器；
X轴驱动机构；
Y轴驱动机构，Y轴驱动机构设在X轴驱动机构上，Y轴驱动机构上设有夹持装置，夹持装置用于夹取换向器；
Z轴调节机构，Z轴调节机构上设有电磁传感器，Z轴调节机构用于带动电磁传感器进行竖直方向上的移动；
其中，X轴驱动机构和Y轴驱动机构用于带动换向器在不同的工位之间进行水平方向上的移动，X轴驱动机构、Y轴驱动机构和Z轴调节机构均安装在机架上，机架上的电磁传感器和Z轴调节机构上的电磁传感器分别对换向器两端内的加固圈进行检测。
通过采用上述技术方案，Z轴调节机构能够调节电磁传感器与换向器之间的间距，从而使加固圈与上下的电磁传感器之间有合理而稳定的电磁间隙，也保证了加固圈所在空间位置有稳定的磁感应强度B曲线，有效的提高了检测的精度和稳定性。
本发明进一步设置为：两个电磁传感器的中心轴重合，两个电磁传感器对称的设在换向器的两端上。
通过采用上述技术方案，能使加固圈内的感生电动势ε最强，使其检测的精度较高。
本发明进一步设置为：激光传感器，激光传感器至少设有三个且安装在机架上，激光传感器设在以电磁传感器的中心轴为圆心的圆周上。
通过采用上述技术方案，三个围绕换向器周向设置的激光传感器能有效的对换向器的位置进行精确的检测，使换向器的中心轴与电磁传感器的中心轴重合，提高对换向器的检测精度。
一种换向器加固圈裂纹检测仪的检测方法，包括如下步骤：
S1：先按照待检测换向器的规格，预调好换向器与两个电磁传感器之间的间隙与角度；
S2：调整电路中的激磁电流振幅和频率；
S3：预设好激光传感器与换向器之间的间距大小LY1、LY2、LY3；
S4：夹持装置夹取换向器，通过X轴驱动机构和Y轴驱动机构将换向器移至两个电磁传感器之间；
S5：通过激光传感器检测换向器是否移动到指定位置，如未达到指定位置控制X轴驱动机构和Y轴驱动机构带动换向器进行移动调整，直至到达指定位置；
S6：通过电磁传感器向加固圈发送电磁脉冲，并接收加固圈对电磁脉冲的衰减；
S7：对交流信号进行放大、精密线性整流、A/D转换输出到控制器内；
S8：如果加固圈完好，其输出的数字量接近为0，输送到下一工位；
S9：如果加固圈有裂纹，其输出的数字量接近一个设定限值，报警器发生报警，并发送NG信号，将该换向器送出到NG品接收盒；
S10：如果加固圈缺失，其输出的数字量大于另一个设定限值，报警器发生报警，并发送NG信号，将该换向器送出到NG品接收盒。
通过采用上述技术方案，能有效的对加固圈上微小的裂纹进行检测，其检测精度高，并且可根据不同的换向器规格进行调整，使不同规格换向器的差别得到修正和补偿，而且在长期使用过程中，仪器电气参数和机械位移的偏差也能得到修正和补偿，保证了所有换向器检测台实现稳定精准检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的换向器实物的俯视图。
图2为现有的换向器加固圈裂纹实物解剖图。
图3为本发明具体实施方式中铁氧体磁芯的基本磁化曲线。
图4为本发明具体实施方式中电磁传感电路的电路图。
图5为本发明具体实施方式中换向器加固圈裂纹检测仪的应用设备的结构示意图。
图6为本发明具体实施方式中换向器加固圈裂纹检测仪的应用设备的局部结构示意图。
图7为本发明具体实施方式中Z轴调节机构的结构示意图。
图8为本发明具体实施方式中Z轴调节机构的结构剖视图。
图9为本发明具体实施方式中B的结构示意图。
图10为本发明具体实施方式中激光传感器的分布结构示意图。
图11为本发明具体实施方式中夹持装置的结构示意图。
图12为本发明具体实施方式中供油机构的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图3-图12所示，本发明公开了一种换向器加固圈裂纹检测仪，包括：
振荡电路，振荡电路包括电位器wp和可调电容C12，振荡电路连接有电磁传感器1，电磁传感器1包括线圈X1和线圈X2，振荡电路用于向线圈X1和线圈X2输出交变电流并与加固圈2产生的反向电动势发生衰减；
放大电路，放大电路用于放大交流信号；
精密线性整流电路，精密线性整流电路用于将交流信号转换为直流信号；
控制模块，控制模块包括控制器以及多个与控制器连接的MCU单元；
外部交互模块；
其中，振荡电路、放大电路和精密线性整流电路组成电磁传感电路，外部交互模块与控制模块连接，精密线性整流电路通过A/D转换单元与MCU单元连接。
通过采用上述技术方案，振荡电路向线圈输出交变电流，在线圈中激发产生磁场，线圈可等效看作电流为I的一个圆形导体，线圈在空间P点激发的磁场基本满足毕奥-萨伐尔定理：
Figure BDA0003963074280000081
此式表明，B的值与线圈中的激磁电流I成正比，与测试点P到电流元dl的距离r2成反比，而且电磁传感器线圈的磁场处处都垂直于线圈圆环，由于铁氧体磁芯的导磁率μr是空气导磁率的数千倍(PC40的μr＝2300)，所以电磁传感器激磁线圈产生的磁场，几乎完全被约束在磁芯中，只在磁芯开口暴露于空气中；通过铁氧体磁芯的基本磁化曲线(如图3所示)说明，铁氧体磁芯的基本磁化函数B＝f(H)是非线性的，在ab段，B对H，也就是对激磁电流I有最大变化率，要提高传感器灵敏度和仪器检测精度，就必须尽可能使传感器工作在这个区间；处在磁罐开口空间中的加固圈，其感生电动势ε应基本满足电磁感应公式：
Figure BDA0003963074280000082
由于穿出磁芯的磁场集中在磁芯的开口，并通过公式(1)和公式(2)所作的理论分析以及实际测试都表明，加固圈与电磁传感器之间必须有精确的定位，以保证有良好的电磁耦合：当加固圈中心与电磁传感器中心轴线重合，其平面与传感器端面平行时，其内的感生电动势ε最强；其中若加固圈完好，感生涡电流也最大，此涡电流也会产生反向磁场，而且也会按公式(2)在激磁线圈中产生反向电动势，从而对激磁电路中的电磁振荡产生最大衰减，并将信号通过放大电路进行放大，精密线性整流电路将交流信号转换为直流信号，在激磁电磁场中，加固圈不同状态产生不同强度感生涡电流，反过来又对原激磁电流产生不同强度的衰减，在通过A/D转换单元将模拟信号转换成数字信号传输至控制模块内进行处理；反之若加固圈有裂纹或者断裂，则裂纹处或者断裂处感生涡电流不能形成完整回路，对原激磁电路的电磁震荡不能有效衰减；通过在电路中对震荡频率，振幅的调节和机械部分定位，电磁间隙的精准调节，当加固圈完好时，其输出的数字量接近为0，当加固圈有裂纹时，其输出的数字量接近一个设定限值，当加固圈缺失时，其输出的数字量大于另一个设定限值，从而能有效的检测出换向器内加固圈是否缺失和是否有裂纹或者断裂的情况发生。而且应尽可能使传感器磁感应强度B保持在磁化曲线ab段，避免B接近饱和状态，从而提高检测精度；另一方面，不同规格换向器，端面树脂厚度，加固圈在铜排中嵌埋深度是不同的，即加固圈平面与传感器端面的间距也不同。由公式(1)可知B的值与r2成反比，当加固圈离传感器端面间距增加时，B值就会随间距按平方关系减小，公式(2)表明，加固圈中的感生电动势ε与B相关，B值减小，感生涡电流也会减小，这也会影响检测精度，所以必须将B值适当提高。公式(2)式还表明ε还与
Figure BDA0003963074280000091
相关，即与频率相关，因此为了兼顾上述多因素对灵敏度的影响，通过在振荡电路中设置电位器WP和可调电容C12，使激磁电流的振幅和频率都精细可调，通过这种精细的调节，可有效修正不同规格换向器造成的电磁间隙差别，而且对线圈中电流有效值进行数字显示，有效的提高了对不同规格换向器检测时的精度。
在本发明实施例中，振荡电路还包括三极管Q1和三极管Q2，线圈X1的一端均接地，另一端依次通过电阻R22和电位器wp连接三极管Q1的发射极，线圈X2的一端通过可调电容C12接地，另一端通过电容C10连接三极管Q1的发射极，线圈X1和线圈X2远离接地的一端相连，三极管Q1的集电极和基极分别通过电阻R19和电阻R20接电源VCC，三极管Q1的集电极连接有电容C11，三极管Q1的基极与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极通过可调电容C12接地，三极管Q2的集电极通过电阻R21接电源VCC。
通过采用上述技术方案，能有效的向线圈X1和线圈X2输出交变电流，使线圈X1和线圈X2产生磁场，并将交流信号传输到放大电路。
在本发明实施例中，放大电路包括运算放大器IC1，运算放大器IC1的同相输入端通过电阻R24分别连接电容C11、电容C13和电阻R23，电容C13和电阻R23和远离电阻R24的一端均接地，运算放大器IC1的反相输入端分别通过电阻R25接地和电阻R26连接其输出端，运算放大器IC1的正电源端连接电源VCC，运算放大器IC1的负电源端接地
通过采用上述技术方案，放大电路能有效的将振荡电路传输来的的微弱信号放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号，即进行不失真的放大。
在本发明实施例中，精密线性整流电路包括运算放大器IC2、二极管D10和二极管D11，所述运算放大器IC2的同相输入端分别通过电阻R27连接运算放大器IC1的输出端、通过二极管D10连接运算放大器IC2的输出端、通过电阻R29连接二极管D11的负极，所述二极管D10的负极与二极管D11的正极连接，所述运算放大器IC2的输出端连接二极管D11的正极，所述运算放大器IC2的反相输入端通过电阻R28连接公共端COM，所述二极管D11的负极通过A/D转换单元与MCU单元连接。
通过采用上述技术方案，当加固圈完好或断裂微小时，震荡电路和前置放大器输出信号是很弱的，而通过精密线性整流电路中的运算放大器IC2进行二次放大，能有效的避免信号失真。
在本发明实施例中，MCU单元至少设有两个，电磁传感电路的数量与MCU单元的数量相同。
通过采用上述技术方案，两个电磁传感电路分别对应连接两个电磁传感器，使对换向器两端上的电磁传感器控制更加的稳定，调节更加的方便。
在本发明实施例中，外部交互模块包括：
显示器，显示器与MCU单元连接；
设定输入端，设定输入端与MCU单元连接；
激光定位传感器，激光定位传感器与控制器连接；
报警器，报警器与控制器连接；
多功能检测台通信接口，多功能检测台通信接口与控制器连接。
通过采用上述技术方案，显示器能显示当前的工作状态以及检测的数值，通过设定输入端能设定一个限值从而使检测的数值与限值进行对比，检测出加固圈十分有裂纹，激光定位传感器能有效对换向器在两个电磁传感器之间进行定位，从而提高检测的精度。
一种换向器加固圈裂纹检测仪的应用设备，包括换向器加固圈裂纹检测仪，还包括：
机架3，机架3上设有多个检测工位，机架3上设有电磁传感器1；
X轴驱动机构4；
Y轴驱动机构6，Y轴驱动机构6设在X轴驱动机构4上，Y轴驱动机构6上设有夹持装置8，夹持装置8用于夹取换向器；
Z轴调节机构5，Z轴调节机构5上设有电磁传感器1，Z轴调节机构5用于带动电磁传感器1进行竖直方向上的移动；
其中，X轴驱动机构4和Y轴驱动机构6用于带动换向器在不同的工位之间进行水平方向上的移动，X轴驱动机构4、Y轴驱动机构6和Z轴调节机构5均安装在机架3上，机架3上的电磁传感器1和Z轴调节机构5上的电磁传感器1分别对换向器两端内的加固圈2进行检测。
通过采用上述技术方案，Z轴调节机构能够调节电磁传感器与换向器之间的间距，从而使加固圈与上下的电磁传感器之间有合理而稳定的电磁间隙，也保证了加固圈所在空间位置有稳定的磁感应强度B曲线，有效的提高了检测的精度和稳定性。
在本发明实施例中，Z轴调节机构5包括：
传动杆50，传动杆50的外壁上设有左螺旋的第一螺纹和右螺旋的第二螺纹，第一螺纹和第二螺纹重叠，传动杆50的内壁上部设有第三螺纹510，传动杆50的内壁下部设有滑孔511；
外管51，外管51的内壁上设有与第一螺纹相配合的第四螺纹；
调节杆52，调节杆52的外壁上设有与第三螺纹510相配合的第五螺纹520，调节杆52的内壁下端上开设有第六螺纹521；
连接杆53，连接杆53包括螺纹部530和直杆部531，螺纹部530的外壁上设有与第六螺纹521相配合的第七螺纹5300，直杆部531滑动连接在滑孔511内；
其中，传动杆50与直杆部531之间设有用于限制连接杆53发生转动的限位机构，第五螺纹520的螺距大于第六螺纹521的螺距，直杆部531的下端通过安装板54连接有电磁传感器1，外管51通过支架55固定安装在机架3上。
通过采用上述技术方案，可通过旋转传动杆50使其在外管51内上下移动来进行大距离的调节，实现整体的快进快退，当到达差不多的位置后，再通过旋转调节杆52来对连接杆53的位置进行精密的调整，由于第五螺纹520的螺距大于第六螺纹521的螺距，所以当调节杆52旋转一圈后连接杆53在竖直方向上的移动距离为第五螺纹520的螺距与第六螺纹521的螺距差值，因此当第五螺纹520的螺距与第六螺纹521的螺距差值很小时，就实现了精密的调节，使Z轴调节机构5上的电磁传感器1与换向器之间的间距调节更加的精准，有效的提高了检测的精度，通过限位机构的作用能使连接杆53不会发生转动，只能进行竖直方向上的移动。
在本发明实施例中，限位机构包括：
限位槽56，限位槽56竖直的开设在直杆部531的外壁上；
插销57，插销57穿过传动杆50的侧壁伸入至限位槽56内。
通过采用上述技术方案，当调节杆52转动时，能有效的限制连接杆53发生旋转，从而使对连接杆53在竖直方向上的调节更加的精密。
在本发明实施例中，还包括：
固定螺母58，固定螺母58的内壁上设有与第二螺纹相配合的第八螺纹；
套环59，套环59的内壁上环形设有凸条590，凸条590的内径小于固定螺母58和传动杆50的最大直径，套环59的内壁上设有波纹状的轮廓，套环59采用弹性金属材质；
其中，固定螺母58通过第二螺纹和第八螺纹旋进传动杆50上时抵靠在外管51的顶端上，固定螺母58和传动杆50接触的一端边缘上均设有倒角，凸条590与固定螺母58和传动杆50上的倒角相配合，套环59套设在固定螺母58以及外管51的顶端外侧。
通过采用上述技术方案，由于传动杆50的外壁上设有两个方向相反的螺纹，外管51与左螺旋的第一螺纹相配合，固定螺母58与右螺旋的第二螺纹相配合，因此固定螺母58能有效的抵靠在外管51上从而将传动杆50进行固定；套环59能有效的套设在固定螺母58和外管51上，从而有效的防止两者发生相对的旋转，提高了固定螺母58的安装稳定性，不易发生松动。
在本发明实施例中，所述夹持装置8包括：
缸体80；
左滑块81；
右滑块82；
左夹片83，左夹片83上贯穿设有第一螺纹孔830，所述左夹片83通过螺栓87安装在左滑块81的左侧；
右夹片84，右夹片84上贯穿设有第二螺纹孔840，所述右夹片84通过螺栓87安装在右滑块82的右侧；
第一螺纹杆85，第一螺纹杆85的左端上设有与第一螺纹孔830相对应的外螺纹，第一螺纹杆85的右端贯穿左滑块81伸出，第一螺纹杆85的右端开设有截面为方形的传动孔850；
第二螺纹杆86，第二螺纹杆86的右端上设有与第二螺纹孔840相对应的外螺纹，第二螺纹杆86的左端贯穿右滑块82伸出，所述第二螺纹杆86的左端插入传动孔850内配合传动连接；
其中，所述左滑块81和右滑块82滑动连接在缸体80上，第一螺纹孔830与第二螺纹孔840的螺纹方向相反。
通过采用上述技术方案，在转动第一螺纹杆85时，先松开螺栓87，再通过传动孔850与第二螺纹杆86左端的配合，能使第一螺纹杆85和第二螺纹杆86同步的进行转动，由于第一螺纹孔830与第二螺纹孔840的螺纹方向相反，因此当第一螺纹杆85和第二螺纹杆86转动时能实现左夹片83与右夹片84相互靠近或者相互远离，从而将左夹片83与右夹片84之间的间距调整到所需的距离，使夹持装置8能够夹取不同规格的换向器，使用更加的灵活，调整好后再将螺栓87锁紧，进一步的提高了夹片与滑块之间的连接稳定性。
在本发明实施例中，所述夹持装置8还包括：
止退垫圈88，所述止退垫圈88设在第一螺纹杆85与左滑块81之间以及第二螺纹杆86与右滑块82之间。
通过采用上述技术方案，止退垫圈88能有效的防止第一螺纹杆85与左滑块81之间以及第二螺纹杆86与右滑块82之间发生轴向的窜动，使夹片与滑块之间的连接更加的稳定。
在本发明实施例中，所述第一螺纹杆85的外壁上突出设有转动轮89。
通过采用上述技术方案，可通过拧动转动轮89来带动第一螺纹杆85进行转动，使对第一螺纹杆85的操作更加的方便、轻松。
在本发明实施例中，所述Y轴驱动机构6包括：
滚珠丝杆60；
丝杆螺母61，所述丝杆螺母61上设有用于用于对滚珠提供润滑油的供油通道610；
驱动电机62，所述驱动电机62安装在X轴驱动机构4的移动部上；
供油机构，所述供油机构用于对供油通道提供润滑油；
其中，所述滚珠丝杆60与驱动电机62的输出轴传动连接，所述丝杆螺母61与夹持装置8连接。
通过采用上述技术方案，驱动电机62带动滚珠丝杆60转动，使得丝杆螺母61在滚珠丝杆60上移动，从而带动夹持装置8进行Y轴方向上的移动，供油机构能有效的对滚珠通过润滑油进行润滑，使Y轴驱动机构6的运行更加的顺畅，有效的延长使用说明。
在本发明实施例中，所述供油机构包括：
油箱63，所述油箱63内设有第一压力传感器68；
油泵64；
过滤器65；
第一管路66，所述第一管路66上设有能够调节流量大小的调节阀67；
其中，所述供油通道610内连接有第二压力传感器69，油泵64连接在油箱63与过滤器65的入口端之间，所述过滤器65的出口端连接供油通道610。
通过采用上述技术方案，油泵64将油箱63内的润滑油进行过滤过滤器65送入供油通道610内，油泵64送出的润滑油一部分进入过滤器65另一部分通过第一管路66回流到油箱63内，从而能有效的避免供油通道610内润滑油过量的情况发生；第一压力传感器68能检测油箱63内的压力值，第二压力传感器69能检测供油通道610内的压力值，通过计算油箱63与供油通道610内压力值的差值，并将该差值与预设的压力值差值进行比较，如果油箱63与供油通道610内的压力值差值大于预设的压力值差值，则控制调节阀67加大流量，增加润滑油回流的量，从而就减少了对供油通道610的供油量，如果油箱63与供油通道610内的压力值差值小于预设的压力值差值，则控制调节阀67减小流量，减少润滑油回流的量，从而就增大了对供油通道610的供油量，有效的避免了供油通道610内润滑油过量或者缺少的情况发生，使控制调节更加的方便，提高了润滑的效率。
在本发明实施例中，两个电磁传感器1的中心轴重合，两个电磁传感器1对称的设在换向器的两端上。
通过采用上述技术方案，能使加固圈内的感生电动势ε最强，使其检测的精度较高。
在本发明实施例中，激光传感器7，激光传感器7至少设有三个且安装在机架3上，激光传感器7设在以电磁传感器1的中心轴为圆心的圆周上。
通过采用上述技术方案，三个围绕换向器周向设置的激光传感器7能有效的对换向器的位置进行精确的检测，使换向器的中心轴与电磁传感器1的中心轴重合，提高对换向器的检测精度。
一种换向器加固圈裂纹检测仪的检测方法，包括如下步骤：
S1：先按照待检测换向器的规格，预调好换向器与两个电磁传感器1之间的间隙与角度；
S2：调整电路中的激磁电流振幅和频率；
S3：预设好激光传感器7与换向器之间的间距大小LY1、LY2、LY3；
S4：夹持装置8夹取换向器，通过X轴驱动机构4和Y轴驱动机构6将换向器移至两个电磁传感器1之间；
S5：通过激光传感器7检测换向器是否移动到指定位置，如未达到指定位置控制X轴驱动机构4和Y轴驱动机构6带动换向器进行移动调整，直至到达指定位置；
S6：通过电磁传感器1向加固圈2发送电磁脉冲，并接收加固圈2对电磁脉冲的衰减；
S7：对交流信号进行放大、精密线性整流、A/D转换输出到控制器内；
S8：如果加固圈2完好，其输出的数字量接近为0，输送到下一工位；
S9：如果加固圈2有裂纹，其输出的数字量接近一个设定限值，报警器发生报警，并发送NG信号，将该换向器送出到NG品接收盒；
S10：如果加固圈2缺失，其输出的数字量大于另一个设定限值，报警器发生报警，并发送NG信号，将该换向器送出到NG品接收盒。
通过采用上述技术方案，能有效的对加固圈上微小的裂纹进行检测，其检测精度高，并且可根据不同的换向器规格进行调整，使不同规格换向器的差别得到修正和补偿，而且在长期使用过程中，仪器电气参数和机械位移的偏差也能得到修正和补偿，保证了所有换向器检测台实现稳定精准检测。
在本发明实施例中，步骤S5中检测、调整方式包括如下步骤：
a：激光传感器7朝向换向器的同一外壁在一定的时间内不同的时刻连续发射多个激光信号，激光传感器7记录发射的时间，激光信号经换向器反射回到激光传感器7，记录收到信号的时间，每一个激光信号都有起始点和结束点，其他的激光信号的结束点相当于第一个激光信号的结束点具有不同的延时，对于第J个激光信号其延时数值为
Figure BDA0003963074280000161
其中T为输入计时器信号的周期，Z为激光信号的总数，J和Z为整数且2≤J≤Z；
b：在第一个激光信号的起始点和每一个激光信号的结束点之间的时间范围内，对输入计时器信号进行计数并进行量化，得到相应的计数值S；
c：通过各个计数值S的平均值
Figure BDA0003963074280000171
输入计时器信号的周期T以及光速C来计算出换向器于激光传感器7之间的距离
Figure BDA0003963074280000172
其中a为在Z次的激光信号中计数结果为S的有a次，其余Z-a次的结果为S+1，P*T为激光的传播时间；
d：得到各个激光传感器7与换向器之间的间距为LS1、LS2、LS3并与LY1、LY2、LY3进行比较，如果数值相同或者相差范围在±0.5mm以内，即认为换向器达到指定位置；
e：如果相差范围大于±0.5mm，且LS1大于LY1控制X轴驱动机构4带动换向器向左侧移动反之则向右侧移动，如果LS3大于LY3控制X轴驱动机构4带动换向器向右侧移动反之则向左侧移动，如果LS2大于LY2控制Y轴驱动机构6带动换向器向上侧移动反之则向下侧移动，直至达到指定位置。
通过采用上述技术方案，激光信号的起始点是激光信号发出时记录的时间点，激光信号的结束点是接收到经换向器反射的激光信号时记录的时间点，通过多个激光信号，并在第一个激光信号的起始点和每一个激光信号的结束点之间的时间范围内，对输入计时器信号进行计数、量化，通过得到的多个计数值、激光传感器7与换向器之间的距离、激光的传播时间可以显示出激光的传播时间未被计入计数结果的时间占计时器信号的周期T的比例，从而有效的将计数的量化精度提高至原来的
Figure BDA0003963074280000173
从而有效的提高激光传感器7的测量精度；因此输入计时器信号的周期T越小，激光传感器7可以识别的距离变化越小，其测量的精度也就越高，而且激光信号的总数Z的数值越多，激光传感器7的测量精度也就越高；并且通过将LS1、LS2、LS3与LY1、LY2、LY3进行比较，来对换向器在两个电磁传感器1之间的水平位置进行移动，使其检测、调整更加的精准，从而有效的提高磁传感器1对换向器的检测精度。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换向器加固圈裂纹检测仪，其特征在于，包括：
振荡电路，振荡电路包括电位器wp和可调电容C12，振荡电路连接有电磁传感器(1)，电磁传感器(1)包括线圈X1和线圈X2，振荡电路用于向线圈X1和线圈X2输出交变电流并与加固圈(2)产生的反向电动势发生衰减；
放大电路，放大电路用于放大交流信号；
精密线性整流电路，精密线性整流电路用于将交流信号转换为直流信号；
控制模块，控制模块包括控制器以及多个与控制器连接的MCU单元；
外部交互模块；
其中，振荡电路、放大电路和精密线性整流电路组成电磁传感电路，外部交互模块与控制模块连接，精密线性整流电路通过A/D转换单元与MCU单元连接。
2.根据权利要求1的一种换向器加固圈裂纹检测仪，其特征在于，振荡电路还包括三极管Q1和三极管Q2，线圈X1的一端均接地，另一端依次通过电阻R22和电位器wp连接三极管Q1的发射极，线圈X2的一端通过可调电容C12接地，另一端通过电容C10连接三极管Q1的发射极，线圈X1和线圈X2远离接地的一端相连，三极管Q1的集电极和基极分别通过电阻R19和电阻R20接电源VCC，三极管Q1的集电极连接有电容C11，三极管Q1的基极与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极通过可调电容C12接地，三极管Q2的集电极通过电阻R21接电源VCC。
3.根据权利要求2的一种换向器加固圈裂纹检测仪，其特征在于，放大电路包括运算放大器IC1，运算放大器IC1的同相输入端通过电阻R24分别连接电容C11、电容C13和电阻R23，电容C13和电阻R23和远离电阻R24的一端均接地，运算放大器IC1的反相输入端分别通过电阻R25接地和电阻R26连接其输出端，运算放大器IC1的正电源端连接电源VCC，运算放大器IC1的负电源端接地。
4.根据权利要求3的一种换向器加固圈裂纹检测仪，其特征在于，精密线性整流电路包括运算放大器IC2、二极管D10和二极管D11，所述运算放大器IC2的同相输入端分别通过电阻R27连接运算放大器IC1的输出端、通过二极管D10连接运算放大器IC2的输出端、通过电阻R29连接二极管D11的负极，所述二极管D10的负极与二极管D11的正极连接，所述运算放大器IC2的输出端连接二极管D11的正极，所述运算放大器IC2的反相输入端通过电阻R28连接公共端COM，所述二极管D11的负极通过A/D转换单元与MCU单元连接。
5.根据权利要求1的一种换向器加固圈裂纹检测仪，其特征在于，MCU单元至少设有两个，电磁传感电路的数量与MCU单元的数量相同。
6.根据权利要求1的一种换向器加固圈裂纹检测仪，其特征在于，外部交互模块包括：
显示器，显示器与MCU单元连接；
设定输入端，设定输入端与MCU单元连接；
激光定位传感器，激光定位传感器与控制器连接；
报警器，报警器与控制器连接；
多功能检测台通信接口，多功能检测台通信接口与控制器连接。
7.一种换向器加固圈裂纹检测仪的应用设备，包括如权利要求1-6任一项的换向器加固圈裂纹检测仪，其特征在于，还包括：
机架(3)，机架(3)上设有多个检测工位，机架(3)上设有电磁传感器(1)；
X轴驱动机构(4)；
Y轴驱动机构(6)，Y轴驱动机构(6)设在X轴驱动机构(4)上，Y轴驱动机构(6)上设有夹持装置(8)，夹持装置(8)用于夹取换向器；
Z轴调节机构(5)，Z轴调节机构(5)上设有电磁传感器(1)，Z轴调节机构(5)用于带动电磁传感器(1)进行竖直方向上的移动；
其中，X轴驱动机构(4)和Y轴驱动机构(6)用于带动换向器在不同的工位之间进行水平方向上的移动，X轴驱动机构(4)、Y轴驱动机构(6)和Z轴调节机构(5)均安装在机架(3)上，机架(3)上的电磁传感器(1)和Z轴调节机构(5)上的电磁传感器(1)分别对换向器两端内的加固圈(2)进行检测。
8.根据权利要求7的一种换向器加固圈裂纹检测仪的应用设备，其特征在于，两个电磁传感器(1)的中心轴重合，两个电磁传感器(1)对称的设在换向器的两端上。
9.根据权利要求7的一种换向器加固圈裂纹检测仪的应用设备，其特征在于，还包括：
激光传感器(7)，激光传感器(7)至少设有三个且安装在机架(3)上，激光传感器(7)设在以电磁传感器(1)的中心轴为圆心的圆周上。
10.一种换向器加固圈裂纹检测仪的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：先按照待检测换向器的规格，预调好换向器与两个电磁传感器(1)之间的间隙与角度；
S2：调整电路中的激磁电流振幅和频率；
S3：预设好激光传感器(7)与换向器之间的间距大小LY1、LY2、LY3；
S4：夹持装置(8)夹取换向器，通过X轴驱动机构(4)和Y轴驱动机构(6)将换向器移至两个电磁传感器(1)之间；
S5：通过激光传感器(7)检测换向器是否移动到指定位置，如未达到指定位置控制X轴驱动机构(4)和Y轴驱动机构(6)带动换向器进行移动调整，直至到达指定位置；
S6：通过电磁传感器(1)向加固圈(2)发送电磁脉冲，并接收加固圈(2)对电磁脉冲的衰减；
S7：对交流信号进行放大、精密线性整流、A/D转换输出到控制器内；
S8：如果加固圈(2)完好，其输出的数字量接近为0，输送到下一工位；
S9：如果加固圈(2)有裂纹，其输出的数字量接近一个设定限值，报警器发生报警，并发送NG信号，将该换向器送出到NG品接收盒；
S10：如果加固圈(2)缺失，其输出的数字量大于另一个设定限值，报警器发生报警，并发送NG信号，将该换向器送出到NG品接收盒。
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