一种钢丝绳自动检测装置的设计

　　0　引言

　　目前对导弹吊装所用钢丝绳的检测仍然采用人工目视方法检查并进行定期更换的方式,该方式无法检测钢丝绳内部的缺陷,且检测结果人为因素影响较大,可靠性差。同时,定期更换既有可能报废有效的钢丝绳,造成资源的浪费,也有可能使已经失效的钢丝绳无法得到及时的更换,成为安全的隐患。因此设计和开发了一套既可单独实施检测又可与上位PC联机实现智能化检测诊断的高精度钢丝绳缺陷在线检测装置。

　　1　检测原理

　　本系统应用漏磁通和磁桥路平衡检测原理,采用6片高灵敏线性集成霍尔元件UGN3515以实现LF型(断丝、点蚀、局部形状异常等)缺陷和LMA型(磨损、锈蚀、绳径缩细等)缺陷的综合检测。

　　1.1　LF型缺陷漏磁场检测原理

　　利用励磁装置(两对稀土材料永磁铁)将钢丝绳磁化到一定磁场强度后,一旦钢丝绳中存在断丝,在断丝断口处,磁力线将发生扭曲,并产生向外扩散的漏磁场。由福斯特模型可知断丝数量越多漏磁场越强,检测被聚磁环集中后的漏磁场,并标定分析便可计算出钢丝绳断丝的数量。检测原理如图1所示。

　　1.2　LMA型缺陷磁桥路检测原理

　　LMA型缺陷检测原理如图2。设计磁化回路时主磁路上钢丝绳与衔铁1的磁场参数相同。结构上相对于磁桥路对称,在主磁路与磁桥路的共同作用下将钢丝绳磁化到饱和状态。磁化后的钢丝绳和主磁路相对于磁桥路组成磁桥。如果钢丝绳无缺陷通过磁桥路的磁通量应当为零。当钢丝绳发生磨损截面积减小时,整个磁路的磁通平衡被破坏,磁桥路中的磁通量发生变化利用磁敏元件检测出磁桥路中磁感应强度的变化基于基尔霍夫定律,即可计算出钢丝绳磨损量的大小。

　　2　硬件设计

　　本系统由前向检测传感装置、微处理器MSP430F149存储器W29C040、液晶显示器TG-24128、键盘输入电路、报警电路、JTAG接口、与PC机的串口通信等部分组成其硬件配置框图如图3。前向检测传感装置完成漏磁和磁桥路中磁变化信号的提取工作。通过检测局部异常缺陷产生的漏磁场获得缺陷信息,并且采用聚磁检测技术,通过霍尔元件拾取钢丝绳周向漏磁信号和磁感应强度在桥路中平衡点处的变化量。

　　检测传感装置内霍尔元件(本装置选用了输出电压范围为0.2~4.7V、灵敏度为1.3mV/10-4T的高灵敏集成霍尔元件UGN3503UA)输出的6路信号再送入后续部分进行分析、处理和反演计算。6路模拟电信号送入MSP430的P6口(基于“中断”的需求,另一路编码器信号接P1.1口),使用单片机内嵌的ADC模块进行模数转换,所得数字信号存入单片机内存储器相应地址供软件使用处理。