專利名稱：一種對地震檢波器用彈簧片進行自動檢測與分選的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地球物理勘探領(lǐng)域，具體地說是ー種對地震檢波器用彈簧片進行自動檢測與分選的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
石油勘探用的地震檢波器是ー種磁電式傳感器，在生產(chǎn)過程中，為了最大限度地減小檢波器的失真度，要求裝入檢波器中的上下兩個彈簧片，當懸體處于靜止狀態(tài)時，它們兩個的支撐面應(yīng)處在同一個水平面位置上，這樣才能根據(jù)傳感器的諧振頻率和芯體的懸體質(zhì)量，經(jīng)過對上下彈簧片進行搭配，使裝配出的傳感器的頻率和中心度參數(shù)，都符合設(shè)計者的要求，為此，就需要對彈簧片處在同一個水平面位置時所具有的支撐カ和弾性系數(shù)進行檢測，彈簧片測試儀正是用于檢波器生產(chǎn)中，對生產(chǎn)過程進行控制的ー種專用測試設(shè)備。在全球經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，人們對石油的依賴程度與日俱增，從而促進了石油勘探業(yè)的迅猛擴張，而對生產(chǎn)地震檢波器的企業(yè)來說，機遇與壓カ并存。具體地說，一只檢波器中有兩個彈簧片，如何在生產(chǎn)中快速而精確的對彈簧片參數(shù)進行檢測和分選，往往成了制約產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的瓶頸。申請?zhí)枮?00810041766. 9的發(fā)明專利，提出了一種彈簧片剛度精密測試儀，用來測量電子天平用的彈簧片的剛度，與本發(fā)明原理不同，也不屬于同一個領(lǐng)域。我國檢波器生產(chǎn)企業(yè)最早引進過國外的彈簧片測試設(shè)備，也制造過類似的測試設(shè)備，這種設(shè)備的核心部件是位移傳感器和加力器，加力器是ー種電磁式施力部件，當電流通過加カ器的線圈時，產(chǎn)生的電磁力帶動施カ桿，使其沿著測試頭軸線方向上下移動，位移傳感器對彈簧片產(chǎn)生的變形進行測量。這種測試設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，現(xiàn)在已經(jīng)逐步淘汰。申請?zhí)枮?00510011839. 6的發(fā)明專利，提出了一種彈簧片自動檢測儀，原理上借鑒了國外引進的測量儀，它采用荷重桿將ー個標準重量的荷重球放置在待測彈簧片上，用CCD傳感器來測量彈簧片的位移，與本發(fā)明屬于同一領(lǐng)域，但原理不同。實驗室手工檢測彈簧片時，將彈簧片放置在電子天平上，用一只千分表的接觸頭下壓彈簧片，當彈簧片處在壓平位置吋，讀取電子天平的顯示數(shù)據(jù)和千分尺的刻度，即可計算出彈簧片的支撐カ和弾性系數(shù)，這種辦法雖然原始，速度慢，只是ー種實驗室的測量分析手段，無法適應(yīng)批量化的エ業(yè)生產(chǎn)，但由此啟發(fā)工程師們，用電子技術(shù)來代替人工操作，實現(xiàn)自動測試，下面兩個測試儀就是基于這種原理提出的。由威海雙豐電子集団有限公司于2007年申報的省級科技成果“高精度彈簧片測試儀”，該測試儀主要由步進電機，電子千分尺，測試頭，電子天平，固定支架和分選板組成。步進電機是施カ部件，與電子千分尺緊固在一起，在測試中，步進電機帶動電子千分尺上下移動，與千分尺固定的測試頭也隨之移動，待測彈簧片的變形力直接由電子天平測出，位移量由千分尺測出，這兩個數(shù)據(jù)被讀人工控計算機內(nèi)，經(jīng)過計算，在電腦屏幕上顯示出支撐カ和弾性系數(shù)，同吋，計算機根據(jù)被測彈簧片的位置坐標信息，點亮分選板上的位置指示發(fā)光ニ極管，操作者按照指示位置，將彈簧片掛在對應(yīng)位置的掛釘上。顯然，這個成果所述的測量儀的精度能滿足要求，但控制結(jié)構(gòu)不合理，雖然采用了步進電機和工控計算機，都沒有真正發(fā)揮作用，測量速度也上不去。
由I/O開曼群島有限公司2009年提出的申請?zhí)枮?00910131591.5的發(fā)明專利“檢波器彈簧片測試儀”，與以上的測量儀原理相同，省掉了電子千分尺，結(jié)構(gòu)更加合理，但存在一個問題，步進電機加力機構(gòu)沒有零位傳感器，雖然電子千分尺保證了力的精度，但由于位移精度的誤差，同樣會大大影響測量精度，同時，這兩個專利都沒有解決速度問題，還是由人工將彈簧片放置在分選板上，分選板面積比較大，操作起來既費時費力，又有可能出錯。
通過對以上兩個現(xiàn)有技術(shù)的分析可知，現(xiàn)有技術(shù)存在兩大主要問題，一是測量速度慢，效率低，二是測量精度低，這兩個也是一對矛盾體。為解決這個問題，本發(fā)明的思路是優(yōu)化改進機械和電控結(jié)構(gòu)，在保證測量精度的前提下，把測量時間壓縮到最短，即使縮短一兩秒時間，都是很可觀的進步。但微處理器的運算速度再高，工人操作和機械加力機構(gòu)總要占用一定的時間，有些不能省，采用分時操作提高速度受到了限制。為進一步縮短時間，本發(fā)明人將分時工作改為同時工作，進一步采取了兩個措施，第一，自動分選入庫即操作者只負責將待測的彈簧片放在承片盤上，測量完成后，分選機構(gòu)自動取走彈簧片，這時，操作者就可以放入下一個待測的彈簧片，并啟動測量裝置開始測試，與此同時，分選機構(gòu)將取走的彈簧片，自動安放在相應(yīng)位置的掛釘上，從而達到了測量和分選同時進行的目的。第二，一人操作多臺正是因為有了自動分選機構(gòu)，才使操作者有時間再給第二、第三個測量裝置的承片盤上放置彈簧片，這樣就提高了測量速度，也大大減輕了工人的勞動強度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了一種對地震檢波器用彈簧片進行自動檢測與分選的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能自動測量地震檢波器用彈簧片的彈性系數(shù)和支撐力、測量精度高、且能自動分選，效率高，勞動強度低。本發(fā)明可以通過以下措施達到
一種對地震檢波器用彈簧片進行自動檢測與分選的系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)，測量機構(gòu)和分選機構(gòu)，其特征在于測量機構(gòu)在控制系統(tǒng)的控制下，完成對彈簧片的彈性系數(shù)和支撐力的測量，并計算出彈簧片的分選坐標，分選機構(gòu)在控制系統(tǒng)的控制下，完成彈簧片的自動分選定位；測量機構(gòu)和分選機構(gòu)同步工作，即當測量機構(gòu)對當前彈簧片進行檢測時，分選機構(gòu)把上一次檢測完成的彈簧片從承片盤上取走，并根據(jù)彈簧片的分選坐標值，將其掛在分選板相應(yīng)位置的掛釘上，在整個測量過程中，當已測彈簧片被取走后，操作者只需將待測彈簧片放置在承片盤上，啟動測量按鈕，此后的檢測及分選過程，無須操作者干預(yù)。所述的測量機構(gòu)包括固定機架、承片盤、加力步進電機、傳動機構(gòu)、加力桿、稱量裝置，其特征在于測量機構(gòu)還設(shè)置了一個零位傳感器，每完成一次彈簧片的測量，加力桿都要重新回歸零位。所述的分選機構(gòu)包括分選板和一個由X軸傳動機構(gòu)、Y軸傳動機構(gòu)、Z軸傳動機構(gòu)組成的三坐標定位系統(tǒng)，其特征在于分選板水平安裝在三坐標定位系統(tǒng)的工作臺面上；在Z軸傳動機構(gòu)的拖板上，安裝了一個可隨Z軸上下移動的取片叉，該取片叉的兩個分叉的前部為帶有梢度的楔形狀，在分選過程中，取片叉在三坐標定位系統(tǒng)的驅(qū)動下，從測量裝置的承片盤上提 取彈簧片，并把彈簧片移動到分選板的相應(yīng)掛釘位置，通過脫掛動作，使彈簧片落入掛釘。所述的控制系統(tǒng)包括測量控制器和分選控制器，其特征在于測量控制器和分選控制器都是數(shù)字式控制器，且通過串行接口交換數(shù)據(jù)和命令信息；測量控制器控制加力桿給彈簧片施力，讀取稱重裝置的測量值，計算出彈簧片的支撐力和彈性系數(shù)，并通過串行接口，把分選坐標信息發(fā)送給分選控制器；分選控制器在接到測量控制器發(fā)來的彈簧片的分選坐標后，三坐標聯(lián)動帶動取片叉，把彈簧片從承片盤中取出，并快速轉(zhuǎn)放到分選板上相應(yīng)的掛釘上。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(1)測量精度高。采用零位傳感器，每次測量完成，加力桿都回歸到零位，消除了機械傳動系統(tǒng)的積累誤差。(2)測量速度快，使生產(chǎn)效率成倍提高。采用測量和分選同步自動工作方式，節(jié)省了時間，實現(xiàn)了一人操作多臺。
(3)操作簡便，勞動強度小。采用數(shù)字化自動控制技術(shù)，操作者只要放好彈簧片，按啟動按鈕，此后的工作都由計算機控制系統(tǒng)自動完成。


附圖I為本發(fā)明一種對地震檢波器用彈簧片自動檢測與分選的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。附圖2為本發(fā)明的一種測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。附圖3為本發(fā)明的一種分選機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。附圖4為本發(fā)明的取片過程示意圖。附圖5為本發(fā)明的掛片過程示意圖。附圖6為本發(fā)明的一種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。附圖7為本發(fā)明的另一種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。附圖標記控制系統(tǒng)I、測量機構(gòu)2、分選機構(gòu)3、固定機架4、零位傳感器5、承片盤6、加力步進電機7、傳動機構(gòu)8、加力桿9、彈簧片10、荷重傳感器11、掛釘12、分選板13、取片叉14、Y軸驅(qū)動機構(gòu)15，X軸驅(qū)動機構(gòu)16、Z軸驅(qū)動機構(gòu)17、上位單片機18、輸入按鍵電路19、顯示器20、加力步進電機驅(qū)動器21、下位單片機22、工控計算機23、三坐標數(shù)控系統(tǒng)24、電子天平25。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明。如附圖I所示，一種對地震檢波器用彈簧片進行自動檢測與分選的系統(tǒng)，包括控制器系統(tǒng)1，測量機構(gòu)2，分選機構(gòu)3?？刂葡到y(tǒng)I用于對測量機構(gòu)2和分選機構(gòu)3進行控制。測量機構(gòu)2在控制系統(tǒng)I的控制下，完成對彈簧片的彈性系數(shù)和支撐力的測量，計算出分選坐標。分選機構(gòu)3在控制系統(tǒng)I的控制下，從測量機構(gòu)取出彈簧片，并根據(jù)其在分選板上的坐標位置，將彈簧片放在相應(yīng)的掛釘上，完成對彈簧片的分選入庫。如附圖2所示為本發(fā)明的一種測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，由固定機架4、零位傳感器5、承片盤6、加力步進電機7、傳動機構(gòu)8、加力桿9、荷重傳感器11組成。加力步進電機7轉(zhuǎn)動，通過傳動機構(gòu)8，使加力桿9從零位傳感器5的零位開始，向下運動到預(yù)定位置，給彈簧片10加力，荷重傳感器11將力量信息傳送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)計算出支撐力和彈性系數(shù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的分選坐標原點及分檔步距，計算出具體分選位置坐標，此后，加力步進電機7帶動加カ桿9返回零位傳感器5的零位，從而消除了機械運動的積累誤差，等待操作者啟動下一次測量。如附圖3所示為本發(fā)明的一種分選機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，分選板13水平放置在三坐標定位系統(tǒng)的臺面上，在其表面上安裝有掛釘12，按照10x20等間距垂直布置，在分選入庫過程中，分選板13靜止不動。X軸傳動機構(gòu)16、Y軸傳動機構(gòu)15和Z軸傳動機構(gòu)17共同組成ー個典型的三坐標定位系統(tǒng)，實現(xiàn)對取片叉14的三維空間定位，其中，Y軸傳動機構(gòu)15拖動X軸傳動機構(gòu)16進行左右移動，X軸傳動機構(gòu)16拖動Z軸傳動機構(gòu)17進行前后移動，Z軸傳動機構(gòu)17拖動取片叉14上下移動 。如附圖4所示為本發(fā)明的取片過程示意圖，取片時，取片叉14進入彈簧片10的上下彈面之間的空隙中，然后取片叉14向上運動，將彈簧片10從承片盤6中提起，至此，取片動作完成。取片叉14的前部為帶梢度的楔形狀，彈簧片10的上下彈面給取片叉14 ー個回弾力，保證了在分選入庫移動過程中，彈簧片10不會從取片叉14中滑落出去。如附圖5所示為本發(fā)明的掛片過程示意圖，當取片叉14到達相應(yīng)的掛釘12位置后，取片叉14向下運動，當掛釘12從彈簧片10的中心穿透后，取片叉14停止向下的運動，并向右運動，使取片叉14從彈黃片10中抽出，彈黃片10掉入掛釘12中，一次分選入庫動作完成。如附圖6所示為本發(fā)明的一種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，其中，測量控制器由上位單片機18、顯示器20、荷重傳感器11、零位傳感器5、輸入按鍵電路19、加力步進電機驅(qū)動器21、加力步進電機7組成，其中，荷重傳感器11采用電阻應(yīng)變式傳感器；分選入庫控制器由下位單片機22、X軸驅(qū)動機構(gòu)16、Y軸驅(qū)動機構(gòu)15、Z軸驅(qū)動機構(gòu)17組成。采用單片機控制系統(tǒng)，具有速度快，可靠性高，系統(tǒng)成本低的特點。控制系統(tǒng)工作過程的分析，如圖I、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示。上位單片機18接到操作者通過輸入按鍵電路19發(fā)出的啟動命令以后，控制加力步進電機驅(qū)動器21，使加力步進電機7轉(zhuǎn)動，通過傳動機構(gòu)8,帶動加カ桿9從零位傳感器5的零位開始，向下運動到預(yù)定位置，給放置在承片盤上6的彈簧片10加力，荷重傳感器11將代表力量的毫伏電壓信號輸出給上位單片機18，上位單片機18計算出支撐カ和弾性系數(shù)，根據(jù)預(yù)先通過輸入按鍵電路19設(shè)定的分選板的坐標原點及分檔步距參數(shù)，計算出具體分選坐標值，并通過串行接ロ，把這個坐標信息發(fā)送給下位單片機22，此后，上位單片機18驅(qū)動加力步進電機7，使加カ桿9返回到零位傳感器5的零位，等待操作者放入新的彈簧片并啟動下一次測量。下位單片機22在接到上位單片機18發(fā)來的分選坐標和入庫命令后，給X軸驅(qū)動機構(gòu)16、Y軸驅(qū)動機構(gòu)15和Z軸驅(qū)動機構(gòu)17發(fā)出三坐標聯(lián)動控制信號，使取片叉14到達取片位置，并把取片叉14送入彈簧片10的上下彈面之間的空隙中，然后Z軸驅(qū)動系統(tǒng)17向上運動，將彈簧片10從承片盤6中提起，至此，彈簧片10由測量機構(gòu)2分離出來，轉(zhuǎn)由分選機構(gòu)3進行處理。下位單片機22根據(jù)分選坐標，給X軸驅(qū)動機構(gòu)16、Y軸驅(qū)動機構(gòu)15和Z軸驅(qū)動機構(gòu)17發(fā)出三坐標聯(lián)動控制信號，將取片叉14快速移動到相應(yīng)的掛釘12的位置，這時，Z軸驅(qū)動系統(tǒng)17向下運動，當掛釘12從彈簧片10的中心穿過后，Z軸驅(qū)動系統(tǒng)17停止向下運動，Y軸驅(qū)動系統(tǒng)15向右運動，當取片叉14從彈黃片10中抽出時，彈黃片10掉入掛釘12,一次分選入庫動作完成，下位單片機22給X軸驅(qū)動機構(gòu)16、Y軸驅(qū)動機構(gòu)15和Z軸驅(qū)動機構(gòu)17發(fā)出控制信號，使取片叉14快速返回取片位置，等待下一個入庫命令。如附圖7所示為本發(fā)明的另一種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，與圖6所述的一種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同之處在于采用電子天平25取代了圖6中的荷重傳感器11 ;采用工業(yè)控制計算機23取代了圖6中的是上位單片機18 ;采用三坐標數(shù)控系統(tǒng)24取代了圖6中的下位單片機22。其中電子天平25和工業(yè)控制計算機23之間采用串行通訊；工業(yè)控制計算機23和三坐標數(shù)控系統(tǒng)24之間采用串行總線通訊，其余部分相同，控制原理也相同。這種以工控計算機為主體的積木化控制系統(tǒng)，具有良好的人機界面功能。本發(fā)明的主要創(chuàng)新點
一是采用時分復(fù)用原理，測量機構(gòu)和分選機構(gòu)同步自動工作，即當測量機構(gòu)對當前彈簧片進行檢測時，分選機構(gòu)則將上一次檢測完成的彈簧片從承片盤上取走，并根據(jù)彈簧片的分選坐標位置，自動地將其掛在分選板相應(yīng)的掛釘上，在整個測量過程中，當已測彈簧片被取走后，操作者只要將待測彈簧片放置在承片盤上，啟動測量按鈕，此后的檢測及分選入庫過程，無須操作者干預(yù)。二是在測量裝置上設(shè)置了一個零位傳感器，每完成一次彈簧片的測量，加力桿都要重新回歸零位，從而消除了機械運動的積累誤差，保證了測量精度。 三是分選機構(gòu)中設(shè)置了一個三坐標定位的取片叉，取片叉的兩個分叉結(jié)構(gòu)及前部帶有梢度的楔形狀，既保證了彈簧片的平衡，還有一定的回彈力，防止了分選入庫移動過程中彈簧片的滑落。
權(quán)利要求
1.ー種對地震檢波器用彈簧片進行自動檢測與分選的系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)，測量機構(gòu)和分選機構(gòu)，其特征在干測量機構(gòu)在控制系統(tǒng)的控制下，完成對彈簧片的彈性系數(shù)和支撐力的測量，并計算出彈簧片的分選坐標，分選機構(gòu)在控制系統(tǒng)的控制下，完成彈簧片的自動分選定位；測量機構(gòu)和分選機構(gòu)同步工作，即當測量機構(gòu)對當前彈簧片進行檢測時，分選機構(gòu)把上一次檢測完成的彈簧片從承片盤上取走，并根據(jù)彈簧片的分選坐標值，將其掛在分選板相應(yīng)位置的掛釘上，在整個測量過程中，當已測彈簧片被取走后，操作者只需將待測彈簧片放置在承片盤上，啟動測量按鈕，此后的檢測及分選過程，無須操作者干預(yù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種對地震檢波器用彈簧片進行自動檢測與分選的系統(tǒng)，所述的測量機構(gòu)包括固定機架、承片盤、加力步進電機、傳動機構(gòu)、加カ桿、稱量裝置，其特征在干測量機構(gòu)還設(shè)置了ー個零位傳感器，每完成一次彈簧片的測量，加力桿都要重新回歸零位。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種對地震檢波器用彈簧片進行自動檢測與分選的系統(tǒng)，所述的分選機構(gòu)包括分選板和ー個由X軸傳動機構(gòu)、Y軸傳動機構(gòu)、Z軸傳動機構(gòu)組成的三坐標定位系統(tǒng)，其特征在于分選板水平安裝在三坐標定位系統(tǒng)的工作臺面上；在ス軸傳動機構(gòu)的拖板上，安裝了一個可隨Z軸上下移動的取片叉，該取片叉的兩個分叉的前部為帶有梢度的楔形狀，在分選過程中，取片叉在三坐標定位系統(tǒng)的驅(qū)動下，從測量裝置的承片盤上提取彈簧片，并把彈簧片移動到分選板的相應(yīng)掛釘位置，通過脫掛動作，使彈簧片落入掛釘。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種對地震檢波器用彈簧片進行自動檢測與分選的系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)包括測量控制器和分選控制器，其特征在于測量控制器和分選控制器都是數(shù)字式控制器，且通過串行接ロ交換數(shù)據(jù)和命令信息；測量控制器控制加力桿給彈簧片施力，讀取稱重裝置的測量值，計算出彈簧片的支撐カ和弾性系數(shù)，并通過串行接ロ，把分選坐標信息發(fā)送給分選控制器；分選控制器在接到測量控制器發(fā)來的彈簧片的分選坐標后，三坐標聯(lián)動帶動取片叉，把彈簧片從承片盤中取出，并快速轉(zhuǎn)放到分選板上相應(yīng)的掛釘上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對地震檢波器用彈簧片進行自動檢測與分選的系統(tǒng)，包括控制器系統(tǒng)，測量機構(gòu)和分選機構(gòu)，其特征在于測量機構(gòu)和分選機構(gòu)在控制系統(tǒng)的控制下同步工作，即當測量機構(gòu)對當前彈簧片進行檢測，并計算彈性系數(shù)和支撐力以及彈簧片的分選坐標時，分選機構(gòu)則將上一次檢測完成的彈簧片從承片盤上取走，并根據(jù)控制器發(fā)送來的彈簧片在分選板上的坐標值，將其掛在分選板相應(yīng)的掛釘上，在整個測量過程中，當已測彈簧片被取走后，操作者只要將待測彈簧片放在承片盤上，啟動測量按鈕，此后的檢測以及分選過程，無須操作者干預(yù)。該系統(tǒng)可一人操作多臺，具有精度高，速度快，效率高，操作簡單，勞動強度小的優(yōu)點。
文檔編號G01M5/00GK102632042SQ20121011368
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者王鎖弘 申請人:王鎖弘