网站地图  |  XML地图

联系我们

  • 贵州快3官网【真.七逃】
  • 销售直线:0755-85271665
  • 传真:0755-85271665
  • 邮箱:352423332@qq.com
  • 地址:江门市宝安区松岗街道红星社区宏海大厦8栋1楼

产品中心

您的位置: 主页 > 产品中心 >

AVR单片机实现轮胎内径测量系统的设计

发布日期:2020-10-26 17:06

  轮胎模具用于成型轮胎,其加工质量对轮胎的生产非常重要。为了生产出好的轮胎,必须对轮胎模具加工质量提出高的要求。传统的加工质量检测法主要是靠百分表,人为采集数据后分析得出加工质量报告。这种办法的局限性是需要操作者有一定的工作经验,而且取样过程人为控制,精度受到一定影响。近几年来,轮胎模具工业随着轮胎的大量需求而得到了快速发展,传统的检测方法不能满足市场需求。光栅尺是一种数字位移测量设备,测量范围可达几十米,测量精确在微米级;激光测距仪是一种非接触测量设备,可以对不规则表面的目标位移进行测量,但是测量距离较小。将大范同的光栅尺和非接触测量的激光测距仪结合起来就可以实现对不规则面的目标距离进行测量。将光栅尺读头与激光测距仪固定在机械横梁上,运用步进电机控制横梁的运动,分别对模具不同层面的内径进行测量。

  系统采用AVR单片机实现控制步进电机和光栅尺数据读取,通过接收上位机的控制命令,AVR单片机控制步进电机运动,数显表数据和激光控制器位移数据自动经串口发送给上位机,从而完成对模具内径的自动测量。

  基于AVR的轮胎内径测量系统主要由AVR单片机、上位机、光栅尺、数显表、激光测距仪、驱动器、步进电机、电子手轮、行程开关等组成。其功能框图如图1所示。

  单片机选用的是爱特梅尔公司的ATmega16;上位机采用研华公司生产的ARK3360L工控机,它拥有多个RS232接口;激光测距仪采用的是日本基恩士公司的LK-G85激光测距传感器和LK-G3001V激光测距控制器,其分辨率为0.1μm,测量范围-15~+15 mm,测量距离为80 mm;光栅尺采用广州诺信数字测控设备有限公司的KA300型系列光栅位移测量设备,读数由其公司的SDS6型数显表实现。最终的内径计算由上位机接收到激光测距仪数据和光栅尺数据后完成。

  轮胎模具置于静止的工作平台之上,旋转测量平台处于工作平台的中心位置,在旋转测量平台上的横梁和立柱可以沿径向和垂直两个方向移动,激光感测头置于测量横粱上。根据轮胎模具的内径不同,沿径向移动测量横梁,将激光感测头移动至测量范围内,贵州快3,即可测得激光感测头至轮胎模具内圆的距离,再通过利用光栅尺测量横梁径向移动的距离,换算出轮胎模具的内径。通过控制电机旋转测量平台,就可以按照节距逐一测量轮胎模具内径,从而得到轮胎模具的圆度。将测量横梁沿立柱垂直移动,就可以测量轮胎模具不同垂向高度的内径,从而得到模具的圆锥度。

  测量系统一共有3个步进电机控制测量设备沿3方向运动;两把光栅尺读取水平和垂直位移数据,还有激光测距仪实现非接触位移测量,其测量结构如图2所示。

  轮胎模具花纹块剖面如图3所示:花纹块最上边的是模具胎口,其加工的误差一般较小,选取作为基准。设胎口离花纹块中心线的距离为RT,把这个内圈设定为基准圈。轮胎模具内径测量是基于模具胎口半径RT已知的前提下,由程序控制整个测量过程。

  在保证待测模具的平面度和同心度状态下,调整转动电机和垂直位移电机,使得激光感测头位于被测点上方的已知胎口直径位置。调整水平位移电机,使得激光感测头与胎口被测点的水平距离为80±0.5 mm,激光传感器在这个距离下测量精度最高。

  根据胎口半径RT和胎口被测点的激光测距值、水平光栅尺读数,可以得到如下等式:

  其中,XL是激光测距值,XR是水平光栅尺读数,这两个值可以多次测量取平均,XS是系统装配和放置待测模具时的固有值,即如图设备中心X0离花纹圈中心X1的距离,相对于垂直方向的每个被测点而言,XS在整个测量过程中是不变的,因此可以得到下式:

  当测量臂垂直移动至待测模具被测点的垂直位置后,平移激光感测头至距离被测点80±0.5 mm处,然后读取被测点的激光测距值XL’和水平光栅尺读数XR’,则被测点的半径满足:

  只要按照上述方法逐点测量和计算出各个被测点的直径,就可以完成圆度测量了。

  在整个测量过程中,由于要避开模具的花纹,因而对测量点有一定的要求。使用ATmega16精确控制步进电机运行可以找到待测点,并在此基础上加入手轮控制器微调步进电机找到合适位置后再采集数据,这样就可以对人为设定的测量点进行测量。

  在测量设备水平和垂直移动极限位置处放置行程开关来保证运行安全,为了降低成本,通过测量转盘的所有信号没有采用电滑环而使用电缆直接连接。因此设备在旋转时不能总是沿一个方向旋转,否则会扭断电缆。本设计中旋转角度不超过360°,为了区分旋转的0°和36 0°,在测量转盘指定的位置处分别放置两个并排的行程开关。通过判断这两个行程开关动作的先后次序来确定旋转的位置,然后决定可旋转的方向。

  主要思路:上位机对电机进行测量步骤的控制,通过发送命令使步进电机沿设计思路正确测量数据。而在某些测量点上,需要人工干预时通过转动手轮即可微调电机。而行程开关可以限制机械转动的位置,也可以用于复位设置。

  步进电机的运行要有步进电机驱动器,把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移。步进电机的转速与脉冲信号频率成正比,步进角度与脉冲数目成正比。步进电机启动时,必须有升速、降速过程,升降速的设计至关重要。如果设计不合适,将引起步进电机的堵转、失步、升降速过程慢等问题。为了实现升降速,用阶梯型频率变化来模拟频率线所示。

  步进电机脉冲的产生由定时器1和定时器2实现,ATmega16控制器接收到上位机的命令后,首先获取需要转动的步数,然后根据相应命令打开相应定时器的计数功能。控制程序中用定时器1控制二路脉冲输出,定时器2控制一路脉冲输出,从而完成3路电机的控制。

  定时器2使用CTC模式,匹配中断使能。通过匹配中断,在OCR2端口可以输出脉冲,通过设定寄存器OCR2寄存器的值可以改变输山脉冲频率。定时器1使用相位与频率修正模式,在不同串口命令下分别设置ICR1、OCR1A和OCR1B寄存器的值并打开不同的匹配中断,从而可以分别在OC1A和OC1B端口输出匹配脉冲。其输出频率控制和定时器2原理一样,只是还需要改变计数上限值ICR1。由于3路电机不同时运动,因此每次只有一个定时器处于打开状态,其余则需要关闭。

  在程序运行中,设置了一个全局变量保存电机运行的步数。在收到上位机的命令后,控制程序首先将该步数写入片内EEPROM中再执行。由于EEPROM数据掉电不丢失,因此系统掉电后复位时可以从EEPROM中取出数据然后执行下一次操作。

  手轮的作用主要是实现微调设备找到合适的测量点。电子手轮一共有两路脉冲输出,两路脉冲相位差决定了手轮的旋转方向。手轮的控制采用定时器0,使用计数模式。定时器0没置为CTC模式,上升沿触发,OCR0为1,计数初始值为0,中断使能。当外部上升沿触发时计数到1时触发中断,在中断子程序里面根据手轮状态产生相应的脉冲输出。

  在手轮中断子程序中,首先将计数器自动清零等待下一个手轮脉冲。然后判断正反信号和手轮档位状态,ATmega16根据状态信息通过延时方法产生一定数量的脉冲控制步进电机。手轮状态共有Z、Y、X 3个方向,X1、X10、X100 3个档位。若手轮在X档位则在相应端口(该端口同时也是定时器脉冲输出口)输出一定数目的脉冲。改变延时的大小可以改变输出频率,但是由于延时输出脉冲的最大频率决定于晶振,因此输出脉冲受到一定影响。延迟方法产生的脉冲不能精确控制步进电机的步进角度,但是可以用于微调。

  手轮的正反信号通过D触发器来判断。将手轮脉冲A作为CLK信号,脉冲B为CP信号,复位端和置位端接高电平。当手轮正转时脉冲A脉冲与脉冲B的相位差为正90度,D触发器输出高电平;若反转A脉冲与B脉冲的相位差为负90度,输出低电平。

  上位机和单片机主要采用UART异步通信,收发按字节处理。单片机接收上位机命令时采用UART查询方法实现数据接收。其通信格式为:起始字+控制字节+步数+结束字,数据使用国际通用标准ASCII码格式,如表1所示。

  设计过程中使用ICCAVR编译器编写单片机控制程序,可以使用atoi函数将ASCII码格式步数转化为整型数据。

  本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

  AVR单片机需要设置合适的熔丝位才能实现其功能,如果熔丝位设置的不对将有可能导致单片机自锁,这是我整理的AVR单片机熔丝位的设置及拯救方,希望对大家有帮助。

  熔丝位的设置及拯救方法 /

  单片机源程序如下:/***版权所有(c)2018,艁ukasz Marcin Podkalicki*2009年12月13日 *简单定时器(启动/复位/停止),使用基于TM1637的一个按钮和7段显示模块。 * *注意,这个ATtiny13项目使用的内部时钟并不精确

  秒表Proteus仿线数码管显示 /

  为0到9,分别表示LED的占空比为0/9到9/9。比如,当占空比为4/9时,在9毫秒的周期中,前4毫秒LED亮,后5毫秒LED不亮。可以看见,占空比越大,LED亮度也越高。原来,在亮与暗之间,LED还有中间的状态。我们不是通过让引脚输出一个0V和5V之间的电压,而是让引脚电平迅速地在高低之间变化来实现的。这种通过电平的快速跳变来实现模拟量效果的技术,称为脉冲宽度调制,简称PWM。定时器大多数单片机的定时器都可以输出PWM波,外设丰富的AVR单片机自然不例外。上一讲提到定时器0有四种工作模式,后两种就是快速PWM模式与相位修正PWM模式。在快速PWM模式中,TCNT0寄存器的动作与普通模式相同,但还可以把OCR0A作为上限。对于非反转输出

  7)接到一个单片机引脚上。关于为什么会有这种诡异的接法,这是设计时的失误(也可能是不得已吧,毕竟单片机的32个IO已经占满了),参见:一个低电平引发的思考。协议1602与单片机之间是通过并行总线通信的。AVR单片机硬件上不支持并行总线,需要通过软件模拟时序来实现。写操作的时序如下:进行一个写操作,需要先让RS根据写的类型设置电平,R/W输出低电平,D0~D7输出要发送的数据,然后在E的上升沿数据被对方读取,并保持R/W与D0~D7电平不变,直到E的下降沿之后。两次E的上升沿之间至少需要400us时间间隔。1602共有8条指令,都是一字节长度的。从高位到低位,每一条指令都由若干个0、一个1和有效指令组成,使得没有两条指令会有相同的二进制

  教程——LCD1602 /

  在第一期中,我们已经开始使用UART来实现单片机开发板与计算机之间的通信,但只是简单地讲了讲一些概念和库函数的使用。在这一篇教程中,我们将从硬件与软件等各方面更深入地了解UART。USART组件一直在讲的UART其实是USART组件的一部分,USART比UART多了同步的一部分,但这一部分用得太少(我从来没用过),而且缺乏实例,所以就略过了。然而,单片机的设计者很机智地把这个鸡肋功能升华了一下,USART组件可以支持SPI模式。SPI是一种同步串行总线,可以支持很高的传输速率。这个功能使得ATmega324PA支持最多3个SPI通道,其中一个是纯SPI,另两个就是SPI模式下的USART。我们将在下一讲中揭开SPI的神秘面纱。回到

  教程——UART进阶 /

  开发板上有4个按键,我们可以把每一个按键连接到一个单片机引脚上,来实现按键状态的检测。但是常见的键盘有104键,是每一个键分别连接到一个引脚上的吗?我没有考证过,但我们确实有节省引脚的方法。矩阵键盘这是一个4*4的矩阵键盘,共有16个按键只需要8个引脚就可以驱动。我们先来看看它的原理。每个按键有两个引脚,当按键按下时接通。每一行的一个引脚接在一起,分别连接到左边4个端口,称为“行引脚”;每一列的另一个引脚接在一起,分别连接到右边的4个端口,称为“列引脚”。这就是矩阵键盘内部的电路连接方式。那么如何驱动它呢?首先我们简化一下,只考虑第一排:这样就很简单了吧,只要让行引脚保持低电平,4个列引脚设置为输入并开启上拉电阻,读到低电平

  教程——矩阵键盘 /

  51单片机PIC单片机AVR单片机ARM单片机嵌入式系统汽车电子消费电子数据处理视频教程电子百科其他技术STM32MSP430单片机资源下载单片机习题与教程词云:

版权所有:贵州快3官网【真.七逃】 备案号: