摘 要：針對高速拉絲機對拉絲模孔型結構的嚴格要求及拉絲模具生產(chǎn)和維修過程的需要,，設計并研制了一套實用的拉絲?？仔?a class="innerlink" href="http://wldgj.com/tags/測量儀" title="測量儀" target="_blank">測量儀。經(jīng)過半年多的使用表明,，拉絲?？仔蜏y量儀使用方便、性能穩(wěn)定,，拉絲生產(chǎn)線上模具的損耗量大幅度下降,。
關鍵詞：拉絲模；孔型測量儀,；單片機

　　拉絲模是鋼絲拉拔生產(chǎn)的關鍵工具,，它的質量水平直接影響鋼絲質量、模具損耗,、能耗和制品生產(chǎn)的經(jīng)濟效益,。模孔結構及各部尺寸是模具質量的關鍵參數(shù),，特別是在高速拉絲機中,，孔型結構不符合設計要求，將嚴重影響模具的壽命和拉絲機的拉拔速度,。這就要求模具在生產(chǎn)過程中,，操作者要及時掌握這些參數(shù)，以便進行必要的研磨修正,，從而提高產(chǎn)品質量,。
　　目前，金屬制品行業(yè)通常采用將塑料膠液體澆注到模孔內,，待凝固后取出,，在投影儀下測取各部位尺寸，這種方法速度慢,、精度差,，不適應大規(guī)模生產(chǎn)的要求。據(jù)此,，我們研制了一種基于單片機的拉絲?？仔涂焖贉y量儀，該機能迅速準確,、方便直觀地讀取拉絲?？變鹊母鞑砍叽纾瑵M足了金屬制品行業(yè)拉絲模研究設計,、制造檢驗的需要,。

1 系統(tǒng)結構設計
1．1 拉絲模孔的結構特點
　　拉絲?？椎妮S向剖面如圖1所示,，由入口錐A、壓縮錐B,、定徑帶C和出口錐D四部分組成,。模具在生產(chǎn)過程中，要控制的參數(shù)有?？籽剌S向各部的幾何尺寸以及錐角2β,2α,2γ等,。因此，?？仔蜏y量的關鍵問題是尋找合適的方法將孔型沿徑向的變化（位移）測量出來,，由于模孔定徑帶的最小直徑為0.2mm,，一般的測量方法無法實現(xiàn)內孔參數(shù)的直接測量,。

                                            圖1 拉絲模的軸向剖面圖
1.2 測量系統(tǒng)的結構設計
　　為了快速準確地測量拉絲模孔型結構,，我們設計了一種?？仔蜏y量機構，如圖2所示,，由可移動的模具平臺,、測量探針、位移傳感器和測控電路等組成,。測量探針2一端尖細,，可以深入到拉絲?？變龋胁靠衫@固定支座3轉動,，另一端通過一懸絲4和位移傳感器相連,。7為模具平臺，用來放置拉絲模,，平臺下固定一直流電機5,，經(jīng)過齒輪減速后帶動絲杠6轉動，并帶動模具平臺沿模具的的軸向直線勻速運動,。測量時,，將模具1放于平臺上，探針輕置于拉絲模入口錐的邊沿,，起動電機帶動模具向右勻速移動。被測拉絲?？仔偷奈⑿∽兓?，由位移傳感器轉化為電壓信號輸出。通過測量這一電壓,，拉絲模的孔型結構及各部尺寸被測量出來,。測量結果可以通過液晶顯示，也可通過串行口送入上位計算機進行分析和數(shù)據(jù)保存,。

                                            圖2 ?？诇y量機構結構圖
　　1—模具；2—測量探針,；3—支座,；4—懸絲；5—電機,；6—絲杠,；7—平臺

2 電路硬件設計
　　系統(tǒng)以單片機為核心、包括傳感器及信號調理模塊,、電機控制模塊,、串行通信模塊、鍵盤及顯示模塊等部分組成,。其結構如圖3所示,，電路設計主要解決好以下幾個問題。

2.1 數(shù)據(jù)采集的精度
　　為了保證系統(tǒng)的精度,，我們采取了以下措施：
　?。?）選擇了結構簡單、工作可靠,、靈敏度高,、線性好的FX-31型交流差動傳感器（LVDT），其最高分辨率可達到0.1mV，頻率響應在幾百到幾千赫茲內,，能很好地滿足?？诇y量的需要。

                                                         圖3 系統(tǒng)電路結構圖
　?。?）信號調理電路采用單片式限位移差動變壓器信號調節(jié)器AD598,。AD598與LVDT配合，能夠將LVDT的機械位置轉換成單極性或雙極性輸出的高精度直流電壓,。與傳統(tǒng)的方法相比,，它不需要恒定的幅值和頻率的激勵信號，不需要補償LVDT原方與副方的相位偏移及溫度,、頻率變化造成的偏移等,。具有精度高、穩(wěn)定性好的特點,。
　?。?）單片機采用Analog公司新推出的ADμC812。內部集成了12位逐次逼近的ADC轉換器,。由于ADμC812在出廠前對A/D轉換器進行了校正,，并且在使用中還可以通過軟件對A/D轉換器進一步校正，可以保證系統(tǒng)中A/D轉換具有高的精度,。

2.2 與上位機的通信
　　通信電路由MAX232和MAX491組成,，通過MAX232接口可以和計算機交換數(shù)據(jù)，由MAX491構成485接口可組成一個小的局域網(wǎng),，實現(xiàn)生產(chǎn)車間內多個測量儀和上位機的數(shù)據(jù)交換,。從而實現(xiàn)產(chǎn)品質量的跟蹤管理，為車間的質量考評提供依據(jù),。

2.3 顯示電路
　　在研磨過程中,，操作工需要及時地了解模孔結構,，以便進行下一步的操作,。通過顯示電路可以顯示出模型的結構曲線及各個參數(shù)。顯示電路采用大規(guī)模集成電路并帶有驅動器和控制器的點陣型液晶模塊KS0713,。它直接受單片機控制,，接收8個并行數(shù)據(jù)，可將數(shù)據(jù)顯示并存貯在模塊內的數(shù)據(jù)存貯器內（DDRAM）,。由于DDRAM中數(shù)據(jù)顯示與液晶屏的點陣單元存在一一對應關系,，漢字及孔型結構曲線是在液晶上將相應的點陣顯示。

2.4 電機控制
　　系統(tǒng)測量中,，根據(jù)不同的工藝要求,，模具平臺需要以不同的恒定速度平穩(wěn)移動,。這里使用微型直流電機帶動平臺運動，其控制電路采用TEMIC公司生產(chǎn)的直流負載脈寬調制（PWM）功率控制器U2352B,?？刂菩盘杹碜杂贏DμC812內置的D/A轉換器，由于U2352B采用了脈寬調制方法控制電機的速度,，具有控制范圍寬,，精度高的特點。

3 軟件設計
　　整個系統(tǒng)軟件是模塊化設計,，主要由主程序,、數(shù)據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)處理子程序,、參數(shù)設定子程序,、顯示子程序和通信子程序等組成。主程序完成對整個系統(tǒng)工作管理任務,，包括初始化程序,，鍵盤／顯示管理程序等；數(shù)據(jù)采集子程序配合系統(tǒng)硬件實現(xiàn)對被測信號的采集,；數(shù)據(jù)處理子程序包括數(shù)據(jù)濾波、數(shù)據(jù)分段,、數(shù)值計算等程序,；參數(shù)設定子程序用于設定各種測量參數(shù)（采樣時間，模具長度等）,。顯示子程序分別用來顯示設定,、測量、計算的數(shù)值及曲線,。由于數(shù)據(jù)處理采用了最小二乘法對數(shù)據(jù)進行分段線性擬合,，計算量比較大，而且數(shù)據(jù)范圍也較寬,，因此本系統(tǒng)軟件在數(shù)值計算上采用了多字節(jié),、浮點數(shù)計算。

4 技術指標
　　•拉絲模的內徑測量范圍：0.2～15mm,；
　　•測量精度：0.01mm,；
　　•模具平臺行進速度設定范圍：0.1～5mm/s；
　　•與上位機的通信速度：最大115.2Kb/s,；
　　•設有模具到位限制開關,，回程自校準等功能。

5 結論
　　與國外相比,，我國拉絲模生產(chǎn)技術目前仍停留在20世紀50～60年代的水平,，拉絲模的孔型設計,、生產(chǎn)工藝、制模設備,、檢測儀器都比較落后,。拉絲模孔型測量儀于2003年12月在咸陽鋼管鋼繩有限責任公司生產(chǎn)中的試驗表明,，拉絲?？仔蜏y量儀使用方便、性能穩(wěn)定,。經(jīng)過半年多的使用,，拉絲生產(chǎn)線上模具的損耗量大幅度下降，日常維護維修量也明顯減少,。
　　拉絲?？仔蜏y量儀在模具設計、生產(chǎn)和維修過程的使用,，對提高我國拉絲模具的生產(chǎn)水平,，提高拉絲機的拉拔速度和生產(chǎn)效益有重要意義。