如何實現檢測實心鉚釘鉚接時的變形

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鉚釘連接在飛機的裝配中是一種被廣泛使用的可靠性較高的連接方式。重型飛機上，鉚釘數量多達150~200萬件。

3 T+ l2 S+ A/ i/ J4 x如此大量鉚釘聯接的裝配可以使用自動鉆鉚系統(tǒng)進行裝配，也可以使用手工鉚接進行鉚接。大量的鉚釘連接的傳統(tǒng)行業(yè)標準檢測方法
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: f+ Z- I3 w2 J5 p* f: h8 j$ ]& ]是用鉚釘鐓頭卡規(guī)、鐓頭檢查樣板、塞尺、帶輔助支架的千分表等進行抽樣檢測 。這種傳統(tǒng)的檢測方法檢測速度相對較低，檢測精度也

/ V8 Y( m  X1 d. e& ^+ Q1 \6 ~8 K+ L不是太高，讀數相對困難，對檢測人員要求相對較高。因此筆者設計了一種新型的測量工具，它可以降低對測量人員的要求，提高測量

的精度和效率。

3 p: i5 z* k! R1 t1 測量系統(tǒng)的總體構成
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* l5 }4 W" z' b# {1．1系統(tǒng)構成
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' g( F) C8 E2 C/ h' j9 w5 h& i: Q/ }系統(tǒng)主要由測量器具、位移傳感器、數據采集卡和軟件系統(tǒng)等組成。軟件系統(tǒng)在計算機中運行，數據通過數據采集卡用RS232串口的數據線傳遞 。
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5 ?$ }$ z$ N. K4 W/ \* N位移傳感器于測量器具用一個調節(jié)桿連接在一起，測量系統(tǒng)的測量范圍就是位移傳感器的量程為0~25rnm，精度為無窮小， 線性度達到量程的
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0．1％ 即25μm。

) P7 E; H+ A/ H4 W4 w2 H. z3 s1.2測量系統(tǒng)的工作原理
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實心鉚釘鉚接變形檢測系統(tǒng)的信息是經自行設計測量器具單元、位移傳感器單元，再經數據采集卡采集輸入計算機進行顯示和判斷。系統(tǒng)

中使用數據采集卡，結合計算機，以Visual Basic6．0語言進行軟件開發(fā)實心鉚釘鉚接變形檢測。系統(tǒng)的工作原理為：測量器具的物理
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$ _3 Z3 O! l& ~; T0 a位移轉化為位移傳感器的模擬信號進入數據采集卡，數據采集卡對其進行調理、采集、緩存，并通過RS232串行接口送人計算機，計算機在

3 K, @. N$ s9 H程序控制下，對數據進行處理、運算，最后完成輸出被測對象的位移量，做出判斷和修正意見。
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2 系統(tǒng)元件的選用
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7 _1 A" ~/ T0 v& B0 F, \2．1測量器具的設計
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3 r8 @1 k4 k7 }( @實心鉚釘鉚接后的檢測主要對鉚接過后形成鐓頭的直徑和高度進行測量。設計的測量器具具有測量高度、深度、直徑等功能�？梢越梃b游標

; p3 Z* x4 ?9 h8 X; v  x; n6 i3 q! m卡尺的功能，進行改進，使其可以與位移傳感器進行連接，這樣就可以提高測量精度和效率，同時降低工人的勞動強度。
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$ ]. b7 B% `# d8 v# D7 V. h2．2位移傳感器的選擇
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) q0 u) p7 r  z( f2 R6 q由于實心鉚釘鉚接變形檢測系統(tǒng)主要針對航空工業(yè)進行設計的，它的檢測對象主要是鉚接過后形成鐓頭的直徑和高度，這些尺寸范圍較小，
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一般不會超過20mm。并且要求測量的精度較高，要精確到0．1mm 。因而在位移傳感器的選用上要求是高精度量程小的位移傳感器。在比較
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2 x- E8 ]7 ^6 b; c* Y# j阻粉熱塑大量的傳感器的性能后選用小量 位移傳感器PTR—V1這種傳感器是電阻式傳感器。它是用特殊工藝將DAP (鄰苯二甲酸二稀

丙脂)電壓在絕緣基體的凹槽內形成的實心體作為電阻體。特點是： 平滑性好、分辯力優(yōu)異耐磨性好、壽命長、動噪聲小、可靠性極高、耐化
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學腐蝕。電阻式傳感器的基本原理是在附加電源的參與下，將被測量的變化轉換成電阻值的變化，然后通過測控該電阻值達到測控被測量的目

的。傳感器由觸點機構和電阻器兩部分組成，如圖4N示。電刷固定在被測控物體上， 電阻絲的一個固定端和滑動的觸點之間的電阻是與被測
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量值位移x相對應的，R為電位器總電阻，L為電位器總行程，X為電刷行程，Rx為對應電刷行程X的電阻值。當被測非電量(例如位移量s)變化
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1 C5 ?4 ^8 b' K時，使活動觸點帶動電位器上的電刷滑動到相應位置，其輸出信號是電阻值Rx。由于在電位器兩端加有電壓E，整個電阻回路上就有電流通過，
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7 @- ^3 M9 ~% y) N該電流在Rx兩端產生壓降，其大小為：U=(R ／R)E (1)

因為：R ／R=X／L (2)
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, z7 f( i2 T. o% M9 ?9 Y$ {+ n7 O由(1)和(2)式得：X=LU／E

5 r8 {- V, V* j% j因此通過原理圖中電壓表的數值就可以算出位移數量x。
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3 數據采集及其軟件設計

3．1測量系統(tǒng)數據采集測量系統(tǒng)中的數據采集是通過數據采集卡獲得的，由傳感器和數據采集卡相連，數據采集卡通過RS232與計算機相連實

# Q3 f6 U1 [) x$ J, d現數據的傳輸如圖5所示。采集卡與計算機通過RS232串行接口進行通信，串口信號格式為：COM1口、波特率4 800b／S、無奇偶校驗、8位
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數據位、l位停止位。A／D轉換結果為14位二進制數，分兩組讀取，先讀第1組高8位，再讀第2組低6位。每組又分小兩次讀取每4位，最后一

次是2位 。

3．2測量系統(tǒng)軟件設計

; |  j, m  x( u' [- _: g測量系統(tǒng)使用VB6．0進行軟件的編程。圖6為程序流程圖，圖7為進入測量系統(tǒng)的界面。測量系統(tǒng)的設計主要包括面板和功能程序的設計。面板

! O* ~' f5 x6 r是用來操作測量的命令按鈕和選取鉚釘直徑參數；功能程序用來完成系統(tǒng)各項測試功能。通過測量，傳感器上的信號通過數據采集卡采集后，由

RS232串口通信送到計算機中， 在測量系統(tǒng)軟件的界面上顯示出來。軟件對測量的數據進行判斷，判斷鉚接過后鉚釘的變形是否合格，如果不合

! F* o: {5 H, J, q# H1 B格則給出修正意見。還可以將數據保存在計算機中的文本文檔中，以備查詢。數據采集處理是通過各個檢測命令按鈕的回調函數來實現的。為了不

4 }0 t0 v% {' R3 c3 S) C丟失數據，實現連續(xù)采集，系統(tǒng)采用數據采集卡的雙緩沖模式。時鐘控件(Timer)對采集時間控制使數據顯示自動刷新并輸出位移大小。
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1 w* d" Z1 I  f" w, O9 A3 h4 測量實驗
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) v; K/ M7 K/ G2 G6 y6 Q" L先將位移傳感器校準，再和設計的測量器具連接，通過調節(jié)裝置調節(jié)并固定好。再依次將位移傳感器、數據采集卡、計算機等連接好，組裝完檢測

6 @4 X" _% }! i. d系統(tǒng)進行測量實驗。
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4 }" I2 a1 M# Z$ M% K6 I通過測量實驗，從表1是檢測系統(tǒng)測量出來的數據，檢測出來的判斷結果正確。測量出來的數據誤差范圍不大于0．1mm，在測量要求的范圍內。

+ c, ^  `" d2 [1 ?并且進行實驗時系統(tǒng)的響應時間較短，實時性較好。整個系統(tǒng)滿足檢測測量的要求。
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9 ^: \8 X' u/ G+ g3 v+ D! @5 結論
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基于位移傳感器的實心鉚釘鉚接變形后的檢測系統(tǒng)，對鉚釘變形后的檢測比較方便直觀，檢測的效率較高，精度較高，同時降低了對測量人員的要
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) M' @: Y+ h0 w' H求。通過試驗過后，該系統(tǒng)將投入試用。