專利名稱：電磁感應(yīng)式金屬零部件漏裝檢測裝置及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬零部件漏裝檢測領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理及電渦流 原理的金屬零部件漏裝檢測裝置及檢測方法。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)在各種工業(yè)生產(chǎn)(特別是汽車工業(yè)生產(chǎn))的人工裝配過程中對金屬零部 件漏裝的檢測，國內(nèi)外已經(jīng)采用了一些專門的裝置及方法。目前所采用的漏裝檢測的方法 雖然都有各自的優(yōu)點(diǎn)，但還存在一些不足，如無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測、檢測對象單一(某一裝置 只能實(shí)現(xiàn)對某一特定對象的漏檢)、檢測的限制條件多等。目前常用的零部件漏裝檢測的方 法有1)圖像識別檢測技術(shù)。利用各種圖像數(shù)據(jù)，通過對其進(jìn)行處理分析，判斷是否有零 部件的漏裝和錯裝。優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高。缺點(diǎn)是必須根據(jù)檢測對象設(shè)計(jì)裝置，且監(jiān) 控成本高，體積大，安裝復(fù)雜。2)重量比較檢測技術(shù)。通過對裝配好的工件進(jìn)行精確稱重，對得到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)比較得出是否有零部件漏裝的結(jié)論。優(yōu)點(diǎn)是原理簡單，操作方便。缺點(diǎn)是檢測實(shí)時(shí)性 差，無法確定漏裝的位置，不能檢測多裝的情況。3)人工檢測方法。通過專人對每個(gè)工位各種零部件適用狀況的統(tǒng)計(jì)，判斷是否有 零部件漏裝的情況。此方法雖然可以達(dá)到漏裝檢測的目的，但是需要專人操作，工作量大， 檢測實(shí)時(shí)性極差，無法定位漏裝位置。目前在零部件裝配生產(chǎn)中，由于各種各樣的原因，造成的零部件漏裝的這種現(xiàn)象， 輕則會影響產(chǎn)品性能，重則會導(dǎo)致產(chǎn)品在使用過程中出現(xiàn)故障甚至引起事故。雖然很多工 廠企業(yè)都加強(qiáng)了對零部件進(jìn)行人工管理和監(jiān)測，并采用了一些方法和設(shè)備，但是零部件漏 裝的現(xiàn)象還是比較普遍地存在。因此，研究一種理想的金屬零部件漏裝檢測方法及裝置就 顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電磁感應(yīng)式金屬零部件漏裝檢測的裝置，同時(shí)，發(fā)明一 種判斷金屬零部件安裝情況的方法?；陔姶鸥袘?yīng)方式，采集鐵性零部件穿過電磁線圈時(shí) 由于電渦流引起的感應(yīng)變化信號，通過計(jì)數(shù)和同類部件裝配量的累計(jì)和預(yù)設(shè)量的比較，實(shí) 現(xiàn)對零部件裝配過程中漏裝檢測的自動化。這樣可以有效的解決由人為因素造成的零部件 漏裝，為工廠節(jié)約人工監(jiān)測漏裝過程中的成本，有效的提高生產(chǎn)出的產(chǎn)品的合格率。同時(shí)， 還不會對工作人員的操作過程造成大的影響。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一目的而采用的技術(shù)方案如下一種電磁感應(yīng)式金屬零部件漏裝檢測儀，其特征在于包括感應(yīng)裝置、數(shù)據(jù)采集處 理裝置和人機(jī)交互裝置，其中感應(yīng)裝置包括激勵信號發(fā)生器、功率放大器電磁信號傳感器、交流變壓電源、直流
4電源；激勵信號發(fā)生器用于產(chǎn)生高頻正弦波電壓信號，其輸出端與功率放大器的輸入端連 接；功率放大器用于將激勵信號進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動激勵線圈產(chǎn)生高頻交變強(qiáng)磁場，其輸 出端與電磁傳感器的激勵信號輸入端連接；電磁傳感器用于產(chǎn)生交變強(qiáng)磁場和感應(yīng)磁場變 化，其感應(yīng)信號輸出端與中央信息處理器的輸入端連接；交流變壓電源用于給功率放大器 提供交流電源，其輸出端與功率放大器的電源端相連；數(shù)據(jù)采集處理裝置包括信號調(diào)理電路，高速數(shù)據(jù)采集器、中央信息處理器；信號調(diào) 理電路用于將感應(yīng)信號進(jìn)行電壓提升，信號縮小以及濾波，其輸出端與高速數(shù)據(jù)采集器的 A/D轉(zhuǎn)換輸入端連接；高速數(shù)據(jù)采集器將采集的信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后連接至中央信息處理 器用于處理感應(yīng)信號，中央信息處理器自動處理檢測采集到的感應(yīng)信號，判斷金屬零部件 是否存在漏裝，判斷金屬零部件漏裝后，控制自動做出聲光報(bào)警，提醒監(jiān)控人員，并且顯示 漏裝個(gè)數(shù)；人機(jī)交互裝置由控制操作臺和計(jì)數(shù)顯示及聲光報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)成；控制操作臺用于設(shè) 定預(yù)裝配數(shù)目和開啟/關(guān)停計(jì)數(shù)工作，包括菜單鍵、確定鍵、增加鍵、減少鍵以及開啟/關(guān)停 鍵，其輸出端與中央信息處理器輸入端連接；計(jì)數(shù)顯示及聲光報(bào)警系統(tǒng)用于基本計(jì)數(shù)顯示 以及聲光報(bào)警，包括一組八段LED數(shù)碼管、報(bào)警燈以及蜂鳴器組成，由中央信息處理器進(jìn)行 控制。直流電源用于提供3. 3V的直流供電電壓，其輸出端分別與激勵信號產(chǎn)生器、信號 調(diào)理電路和中央信息處理器的電源端連接。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二目的而采用的技術(shù)方案如下一種利用上述裝置進(jìn)行電磁感應(yīng)式金屬零部件漏裝的檢測方法，包括以下的步 驟1)、由電磁感應(yīng)式金屬零部件漏裝檢測儀在金屬零件存取處與裝配工位之間建立 金屬感應(yīng)區(qū)域；2)、設(shè)定并存儲此工位預(yù)裝配金屬零部件數(shù)目；3)、建立完整的周期基準(zhǔn)信號值測量在沒有金屬零部件劃過感應(yīng)區(qū)域時(shí)的完整 周期信號值并存儲；4)、待工件到達(dá)工位后，檢測儀開始對金屬零件進(jìn)入金屬感應(yīng)區(qū)的次數(shù)進(jìn)行判別 計(jì)數(shù)a)、首先利用小波變換濾波方法去除夾雜在感應(yīng)信號中的工頻干擾信號以及高頻 諧波干擾信號；b)、將濾波后的信號與基準(zhǔn)信號以周期為單位實(shí)時(shí)進(jìn)行比在獲得差值信號的基 礎(chǔ)上，識別并建立異常多特征值包括①第一異值——異常信號初始時(shí)間S ；②第二異值——異常信號周期峰值U ；③第三異值——異常信號算術(shù)平均值A(chǔ) ；④第四異值——異常信號作用時(shí)間T ；⑤第五異值——異常信號消失時(shí)間F ；C)、優(yōu)化智能判斷利用上述五個(gè)異常多特征值計(jì)算判定指數(shù)得出判定結(jié)論，判定指數(shù)公式如下
Y = U+ α A η 式中，X稱為主系數(shù)，β為時(shí)間比例權(quán)重系數(shù)；Y稱為主項(xiàng)，U為異常信號峰值特征 值，α為A對應(yīng)的判定權(quán)重系數(shù)；η稱為判定指數(shù)，％稱為判定閥值，用對η的值進(jìn)行修 正，即n 只要所述差值大于零，即判斷為檢測有金屬零部件通過檢測區(qū)域。根據(jù)實(shí)際 測試情況，比例權(quán)重系數(shù)β設(shè)為0. 05比較合適。A對應(yīng)的判定權(quán)重系數(shù)α設(shè)定在1-1. 5 的范圍內(nèi)，判定閥值η ο設(shè)在50mV就可以達(dá)到良好的效果。5)、對工件的裝配完成后，由裝配工人通過控制操作臺關(guān)停計(jì)數(shù)工作；6)、中央信息處理器接到關(guān)閉計(jì)數(shù)信號的同時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)定零部件數(shù)目和實(shí)際安 裝數(shù)目，判斷是否存在漏裝情況；7)、若出現(xiàn)漏裝，報(bào)警提示，若一切正常，進(jìn)入下一次裝配。本發(fā)明適用于1)在工業(yè)生產(chǎn)裝配過程中檢測各種金屬零部件的安裝情況，實(shí)施判斷有無零部件 的漏裝，在線進(jìn)行漏裝報(bào)警以及漏裝數(shù)量提示；2)針對金屬零部件的裝配，這種方法的應(yīng)用還可以延伸到金屬零部件的材質(zhì)判 斷。3)應(yīng)用本方法，還可以進(jìn)行不同環(huán)境不同介質(zhì)中金屬物的探測，可以應(yīng)用在安檢、 掃雷、食品質(zhì)量監(jiān)控等領(lǐng)域。4)此方法的應(yīng)用還可以擴(kuò)展到各種開放式空間金屬物移動情況的監(jiān)視，具有廣泛 的應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明提供的電磁感應(yīng)式金屬零部件漏裝檢測裝置及判斷方法，可應(yīng)用到金屬零 部件漏裝的診斷中，實(shí)現(xiàn)了開放式、無接觸的檢測。本裝置是開放式的非接觸實(shí)時(shí)檢測，操 作方便安全，整個(gè)過程無需人工的介入，減小了實(shí)際的工作量。不僅對及時(shí)檢測有無金屬零 部件的漏裝至關(guān)重要，而且對整個(gè)生產(chǎn)過程裝配效率以及產(chǎn)品的質(zhì)量、安全都有十分重要 的意義。


圖1是系統(tǒng)工作環(huán)境示意圖；圖2是金屬零部件漏裝檢測裝置電路框圖；圖3是電磁信號傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖3a為整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖3b為展開示 意圖。圖4是激勵、感應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)及磁場示意圖；圖5是感應(yīng)模擬信號在金屬物通過時(shí)的變化示意圖；圖6是本發(fā)明的操作流程圖；圖7是異常信號多特征值示意圖(異常信號是圖5示兩信號的差值信號)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1電磁感應(yīng)式金屬零部件漏裝檢測儀參見圖2 包括感應(yīng)裝置1、數(shù)據(jù)采集處理裝置2和人機(jī)交互裝置3，其中感應(yīng)裝置1包括激勵信號發(fā)生器、功率放大器12電磁信號傳感器13、交流變壓電 源激勵信號發(fā)生器11用于產(chǎn)生高頻正弦波電壓信號，采用MAXIM公司的MAX038信號發(fā) 生芯片，其輸出端與功率放大器的輸入端連接；功率放大器12用于將激勵信號進(jìn)行功率放 大，以驅(qū)動激勵線圈產(chǎn)生高頻交變強(qiáng)磁場，采用ST(SGS-THOMSON)公司出品的大功率高電 壓DMOS高保真功放TDA7293，額定輸出功率為100W，其輸出端與電磁信號傳感器的激勵線 圈的輸入端連接；電磁信號傳感器13用于產(chǎn)生交變強(qiáng)磁場和感應(yīng)磁場變化，其感應(yīng)信號的 輸出端與信號調(diào)理電路的輸入端連接；交流變壓電源用于給功率放大器提供交流電源，采 用成都市無線電23廠生產(chǎn)的錦興牌100W電源變壓器，產(chǎn)生士24V交流電源電壓，其輸出端 與功率放大器的電源端相連；數(shù)據(jù)采集處理裝置2包括信號調(diào)理電路21，高速數(shù)據(jù)采集器22、中央信息處理器 23和直流電源24 信號調(diào)理電路21用于將感應(yīng)信號進(jìn)行電壓提升，信號縮小以及濾波，采 用ADI公司的0P07CS集成運(yùn)放完成電壓提升和信號縮小，采用MAXIM公司的MAX260進(jìn)行 濾波，其輸出端與高速數(shù)據(jù)采集器的A/D轉(zhuǎn)換輸入端連接；高速數(shù)據(jù)采集器22將采集的信 號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后連接至中央信息處理器23用于處理感應(yīng)信號，其已經(jīng)集成在中央信息處 理器內(nèi)部；中央信息處理器23自動處理檢測采集到的感應(yīng)信號，判斷金屬零部件是否存在 漏裝，判斷金屬零部件漏裝后，控制自動做出聲光報(bào)警，提醒監(jiān)控人員，并且顯示漏裝個(gè)數(shù)， 采用Silicon Labs公司的C8051F060單片機(jī)；直流電源用于提供3. 3V的直流供電電壓，采 用電源轉(zhuǎn)換芯片LT1764A-3. 3V，其輸出端分別與激勵信號產(chǎn)生器、信號調(diào)理電路和中央信 息處理器的電源端連接。人機(jī)交互裝置3由控制操作臺31和計(jì)數(shù)顯示及聲光報(bào)警系統(tǒng)32構(gòu)成控制操作 臺31用于設(shè)定預(yù)裝配數(shù)目和開啟/關(guān)停計(jì)數(shù)工作，包括菜單鍵、確定鍵、增加鍵、減少鍵以 及開啟/關(guān)停鍵，可采用4*4矩形小鍵盤，其輸出端與中央信息處理器輸入端連接；計(jì)數(shù)顯 示及聲光報(bào)警系統(tǒng)用于基本計(jì)數(shù)顯示以及報(bào)警，包括一組8段LED數(shù)碼管和聲光報(bào)警器，聲 光報(bào)警器采用南京都特光機(jī)電研究所的XZ-162型，由中央信息處理器23進(jìn)行控制。參見圖3 實(shí)施例中的電磁信號傳感器13由嵌套在外部件13c的激勵線圈13a和 分別嵌套在內(nèi)部件13d兩端的雙感應(yīng)線圈13b構(gòu)成，兩個(gè)感應(yīng)線圈同名端串聯(lián)，內(nèi)部件具有 能與外部件咬合的螺紋段，通過旋轉(zhuǎn)可以上下調(diào)節(jié)內(nèi)部件的位置，改變感應(yīng)線圈與激勵線 圈的相對位置。即使兩感應(yīng)線圈處于一次磁場對稱的位置，以抵消一次磁場在感應(yīng)線圈中 產(chǎn)生的電動勢。以下結(jié)合附圖6對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步描述設(shè)定預(yù)裝配數(shù)目后，裝配工人通過控制操作臺開啟計(jì)數(shù)工作，激勵信號發(fā)生器通 過功率放大器產(chǎn)生高頻交變強(qiáng)電流，輸入電磁信號傳感器的激勵部分，激勵部分產(chǎn)生高頻 交變強(qiáng)磁場，電磁信號傳感器的感應(yīng)部分感應(yīng)磁場變化，產(chǎn)生相應(yīng)感應(yīng)電動勢，經(jīng)信號調(diào)理 電路后，再經(jīng)高速數(shù)據(jù)采集器將采集的數(shù)字信號傳送到中央數(shù)據(jù)處理器。中央數(shù)據(jù)處理器 在正式監(jiān)測前先采用慣性法和算術(shù)平均值法，建立無金屬經(jīng)過時(shí)的完整周期基準(zhǔn)信號值。 正式開始監(jiān)測后，中央數(shù)據(jù)處理器將實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)與周期基準(zhǔn)信號值進(jìn)行對比，當(dāng)有金屬導(dǎo)體經(jīng)過此區(qū)域時(shí)，將會引起此區(qū)域空間磁場異常變化，導(dǎo)致電磁信號傳感器感應(yīng)的 電動勢發(fā)生異常變化，此數(shù)據(jù)被采集后，減去其中的周期基準(zhǔn)信號值，得到異常信號，通過 對異常信號多特征值構(gòu)造處理，得到作為判斷依據(jù)的多特征值，再利用優(yōu)化智能判斷對多 特征值進(jìn)行分析，排除干擾，得到有無金屬劃過的判斷，若確定有金屬經(jīng)過，則計(jì)數(shù)。待一次 裝配過程結(jié)束(由裝配工人關(guān)停計(jì)數(shù)在工作)時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)定零部件數(shù)目和實(shí)際安裝數(shù)目， 判斷是否存在漏裝情況，聲光報(bào)警器將及時(shí)報(bào)警。實(shí)施例2實(shí)施例1所述裝置進(jìn)行電磁感應(yīng)式金屬零部件漏裝的檢測方法的詳述上述步驟3)中建立基準(zhǔn)信號值的具體說明在沒有金屬劃過感應(yīng)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)采集到的是傳感器感應(yīng)主磁場變化的交變電動 勢。此信號具有已知的頻率和穩(wěn)定的正弦變化規(guī)律，因此可以在裝置正式漏檢工作之前， 可以通過程序使中央處理器自主學(xué)習(xí)到穩(wěn)定基本信號的周期變化規(guī)律，以此建立基準(zhǔn)信號 數(shù)據(jù)庫。這樣，中央處理器就可以在正常工作時(shí)對已經(jīng)去除噪聲的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理， 將采集到的數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)信號以周期為單位實(shí)時(shí)進(jìn)行比對，即做到實(shí)時(shí)檢查采集到的信號數(shù) 據(jù)。上述步驟4)中小波變換濾波具體說明由于感應(yīng)信號的頻率已知，所以可以直接通過數(shù)字濾波去除夾雜在感應(yīng)信號中的 工頻干擾信號以及高頻諧波干擾信號。經(jīng)過處理后的感應(yīng)信號能夠更準(zhǔn)確的反應(yīng)出感應(yīng)區(qū) 域內(nèi)的磁場變化，以此為基礎(chǔ)，可以有效地增大感應(yīng)區(qū)域范圍和提高漏檢的精度。本發(fā)明采 集到的信號是非平穩(wěn)信號，所以適合采用小波變換去噪。小波變換是一種新的時(shí)頻分析處 理方法。與其他方法不同的是，小波分析是用尺度算子代替頻率移動算子，將時(shí)間頻率相平 面換為時(shí)間尺度相平面，而且時(shí)窗函數(shù)為變特性窗，在高頻段時(shí)窗長度短，低頻段時(shí)窗長度 長。由于小波變換具有時(shí)窗特性可調(diào)的特點(diǎn)，使其既能對信號中的短時(shí)高頻成分進(jìn)行有效 分析，又能對信號中的低頻緩變成分進(jìn)行精確估計(jì)。設(shè)f (t) e L2(R)，則對其可允許小波函數(shù)Ψ“α)的連續(xù)小波變換為 小波分析降噪可分以下幾個(gè)階段分解過程選定一種小波，對信號進(jìn)行分解。作用閾值過程對分解得到的各層系數(shù)選擇閾值，并對細(xì)節(jié)系數(shù)作軟閾值處理。重建過程將處理后的系數(shù)通過小波(小波包)恢復(fù)成原始信號。上述步驟4)中建立異常多特征值的具體說明參見圖7，在建立完整周期基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，通過將采集到的信號數(shù)據(jù)與此基 準(zhǔn)比對，得到異常信號，識別并建立異常多特征值，即實(shí)現(xiàn)時(shí)域范圍內(nèi)對異常信號數(shù)據(jù)的重 構(gòu)，得到的是能體現(xiàn)原異常信號全部特征的多組數(shù)值。本方法針對該裝置需實(shí)現(xiàn)的具體功 能，建立以下五個(gè)異常多特征值①第一異值一一異常信號初始時(shí)間S ；
②第二異值一一異常信號周期峰值U;
③第三異值一一異常信號算術(shù)平均值A(chǔ)
④第四異值一一異常信號作用時(shí)間T ；
⑤第五異值一一異常信號消失時(shí)間F。
第一異值和第五異值分別反映此段異常數(shù)據(jù)的起始和消失過程的信號情況，以持 續(xù)時(shí)間進(jìn)行量化，主要用來標(biāo)志整個(gè)異常過程，區(qū)分穩(wěn)定異常信號和不穩(wěn)定異常信號，是表 征異常信號的次要特征。第二異值反映穩(wěn)定信號段的感應(yīng)信號峰值情況，是表征異常信號 的主要特征。第三異值反映穩(wěn)定信號段全部信號平均值情況，也是表征異常信號的主要特 征。第四異值反映異常信號作用時(shí)間，是表征異常信號的次要特征。因此，在進(jìn)行最后判定 時(shí)，第二、三異值作為主要判定依據(jù)，所占判定權(quán)重最大。第一、四、五異值主要用來標(biāo)志整 個(gè)異常過程，權(quán)重最小。上述步驟4)中優(yōu)化智能判斷的具體說明所有特征值采集完成后，隨即進(jìn)行優(yōu)化智能判定。優(yōu)化智能判定借鑒模糊數(shù)學(xué)的 基本思想[7]，建立一個(gè)判定指數(shù)公式模擬人的判斷行為，通過不同的參數(shù)的整定達(dá)到靈活 調(diào)整和經(jīng)驗(yàn)積累的目的。利用五個(gè)異常多特征值計(jì)算判定指數(shù)得出判定結(jié)論，判定指數(shù)公 式如下 Y = U+ α A 式中，X稱為主系數(shù)，T為異常信號作用時(shí)間特征值，S為異常信號起始特征值，F(xiàn) 為異常信號消失特征值，β為時(shí)間比例權(quán)重系數(shù)；Y稱為主項(xiàng)，U為異常信號峰值特征值，A 為異常信號算術(shù)平均特征值，α為A對應(yīng)的判定權(quán)重系數(shù)；η稱為判定指數(shù)，Htl稱為判定 閥值，用對n的值進(jìn)行修正，即n-no，只要所述差值大于零，即判斷為檢測有金屬零部件 通過檢測區(qū)域。經(jīng)過多次試驗(yàn)，積累了參數(shù)設(shè)定的經(jīng)驗(yàn)。時(shí)間比例權(quán)重系數(shù)β不宜設(shè)置過 高，否則會影響對主要判定依據(jù)U和A的判斷，設(shè)為0. 05比較合適。A對應(yīng)的判定權(quán)重系數(shù) α根據(jù)實(shí)際環(huán)境情況來整定，若高頻干擾較大，則宜設(shè)定大于1. 5以上，以突出主要判定依 據(jù)Α，若干擾較小，則宜設(shè)為1左右，與U相同。判定閥值Ilci設(shè)在50(mV)就可以達(dá)到良好 的效果。利用α、β和Iltl的整定，可以構(gòu)建合理的、準(zhǔn)確的判斷體系。建立異常多特征值和優(yōu)化智能判斷所需時(shí)間很短，小于0. 1秒，完全可以達(dá)到實(shí) 時(shí)監(jiān)控的目的。并且，這是專門針對處理有無異常信號變化而設(shè)計(jì)的，具有原理簡單實(shí)用， 針對性強(qiáng)，可操作性強(qiáng)，可靠性高等特點(diǎn)。通過采用這種方法可以有效的降低誤判的可能 性，提高感應(yīng)區(qū)域的有效范圍，達(dá)到理想的判斷效果。
權(quán)利要求
一種電磁感應(yīng)式金屬零部件漏裝檢測儀，其特征在于包括感應(yīng)裝置(1)、數(shù)據(jù)采集處理裝置(2)和人機(jī)交互裝置(3)，其中感應(yīng)裝置(1)包括激勵信號發(fā)生器(11)、功率放大器(12)、電磁信號傳感器(13)、交流變壓電源(14)；激勵信號發(fā)生器(11)用于產(chǎn)生高頻正弦波電壓信號，其輸出端與功率放大器(12)的輸入端連接；功率放大器(12)用于將激勵信號進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動激勵線圈產(chǎn)生高頻交變強(qiáng)磁場，其輸出端與電磁信號傳感器(13)的激勵線圈的輸入端連接；電磁信號傳感器(13)用于產(chǎn)生交變強(qiáng)磁場和感應(yīng)磁場變化，其感應(yīng)信號的輸出端與信號調(diào)理電路(21)的輸入端連接；交流變壓電源(14)用于給功率放大器提供交流電源，其輸出端與功率放大器(12)的電源端相連；數(shù)據(jù)采集處理裝置(2)包括信號調(diào)理電路(21)、高速數(shù)據(jù)采集器(22)、中央信息處理器(23)和直流電源(24)；信號調(diào)理電路(21)用于將感應(yīng)信號進(jìn)行電壓提升，信號縮小以及濾波，其輸出端與高速數(shù)據(jù)采集器(22)的AD轉(zhuǎn)換輸入端連接；高速數(shù)據(jù)采集器(22)將采集的信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后連接至中央信息處理器(23)用于處理感應(yīng)信號，中央信息處理器(23)自動處理檢測采集到的感應(yīng)信號，判斷金屬零部件是否存在漏裝，判斷金屬零部件漏裝后，控制自動做出聲光報(bào)警，提醒監(jiān)控人員，并且顯示漏裝個(gè)數(shù)；直流電源(24)用于提供3.3V的直流供電電壓，其輸出端分別與激勵信號產(chǎn)生器(11)、信號調(diào)理電路(21)和中央信息處理器(23)的電源端連接。人機(jī)交互裝置(3)由控制操作臺(31)和計(jì)數(shù)顯示及聲光報(bào)警系統(tǒng)(32)構(gòu)成；控制操作臺(31)用于設(shè)定預(yù)裝配數(shù)目和開啟/關(guān)停計(jì)數(shù)工作，包括菜單鍵、確定鍵、增加鍵、減少鍵以及開啟/關(guān)停鍵，其輸出端與中央信息處理器(23)輸入端連接；計(jì)數(shù)顯示及聲光報(bào)警系統(tǒng)(32)用于基本計(jì)數(shù)顯示以及聲光報(bào)警，包括一組八段LED數(shù)碼管、報(bào)警燈以及蜂鳴器組成，由中央信息處理器(23)進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)式金屬零部件漏裝檢測儀，其特征在于電磁信號 傳感器(13)由嵌套在外部件(13c)的激勵線圈(13a)和分別嵌套在內(nèi)部件(13d)兩端的 雙感應(yīng)線圈(13b)構(gòu)成，兩個(gè)感應(yīng)線圈同名端串聯(lián)，內(nèi)部件具有能與外部件咬合的螺紋段， 通過旋轉(zhuǎn)可以上下調(diào)節(jié)內(nèi)部件的位置，改變感應(yīng)線圈與激勵線圈的相對位置。即使兩感應(yīng) 線圈處于一次磁場對稱的位置，以抵消一次磁場在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生的電動勢。
3.一種利用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行電磁感應(yīng)式金屬零部件漏裝的檢測方法，包括以 下的步驟1)、由電磁感應(yīng)式金屬零部件漏裝檢測儀在金屬零件存取處與裝配工位之間建立金屬 感應(yīng)區(qū)域；2)、設(shè)定并存儲此工位預(yù)裝配金屬零部件數(shù)目；3)、建立完整的周期基準(zhǔn)信號值測量在沒有金屬零部件劃過感應(yīng)區(qū)域時(shí)的完整周期 信號值并存儲；4)、待工件到達(dá)工位后，檢測儀開始對金屬零件進(jìn)入金屬感應(yīng)區(qū)的次數(shù)進(jìn)行判別計(jì)數(shù)a)、首先利用小波變換濾波方法去除夾在感應(yīng)信號中的工頻干擾信號以及高頻諧波干 擾信號；b)、將濾波后的信號與基準(zhǔn)信號以周期為單位實(shí)時(shí)進(jìn)行比較在獲得差值信號的基礎(chǔ)上，識別并建立異常多特征值包括①第一異值——異常信號初始時(shí)間S；②第二異值——異常信號周期峰值U；③第三異值——異常信號算術(shù)平均值A(chǔ)；④第四異值——異常信號作用時(shí)間T；⑤第五異值——異常信號消失時(shí)間F； C)、優(yōu)化智能判斷利用上述五個(gè)異常多特征值計(jì)算判定指數(shù)得出判定結(jié)論，判定指數(shù)公式如下 Y = U+ α A 上式中，X稱為主系數(shù)，β為時(shí)間比例權(quán)重系數(shù)，設(shè)定為0.05 ；Y稱為主項(xiàng)，U為異常信 號峰值特征值，α為A對應(yīng)的判定權(quán)重系數(shù)，α設(shè)定在1-1. 5的范圍內(nèi)；η稱為判定指數(shù)， %稱為判定閥值，用于對n的值進(jìn)行修正，即n-%，只要所述差值大于零，即判斷為檢測 有金屬零部件通過檢測區(qū)域；判定閥值no設(shè)為50 ；5)、對工件的裝配完成后，由裝配工人通過控制操作臺關(guān)停計(jì)數(shù)工作；6)、中央信息處理器接到關(guān)閉計(jì)數(shù)信號的同時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)定零部件數(shù)目和實(shí)際安裝數(shù) 目，判斷是否存在漏裝情況；7)、若出現(xiàn)漏裝，報(bào)警提示，若一切正常，進(jìn)入下一次裝配。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電磁感應(yīng)式金屬零部件漏裝檢測儀，其特征在于包括感應(yīng)裝置(1)、數(shù)據(jù)采集處理裝置(2)和人機(jī)交互裝置(3)；本發(fā)明還涉及所述裝置進(jìn)行電磁感應(yīng)式金屬零部件漏裝的檢測方法，通過識別感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動勢變化，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測感應(yīng)線圈附近金屬零部件的移動。針對感應(yīng)信號變化特點(diǎn)，提出了時(shí)域多特征值識別法來判斷信號變化首先利用小波變換，濾除工頻干擾信號。根據(jù)基本信號的周期變化規(guī)律，將實(shí)時(shí)采集到的信號數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)信號比對，識別并建立異常多特征值，實(shí)現(xiàn)時(shí)域范圍內(nèi)對信號數(shù)據(jù)的重構(gòu)。完成所有特征值的采集后，進(jìn)行多級優(yōu)化智能識別判斷?？蓱?yīng)用到金屬零部件漏裝的診斷中，實(shí)現(xiàn)了開放式、無接觸的實(shí)時(shí)在線檢測。
文檔編號G01V3/11GK101907730SQ201010211059
公開日2010年12月8日 申請日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者司瑞琦, 張占龍, 張璽, 黃嵩 申請人:重慶大學(xué)