如何实现检测实心铆钉铆接时的变形

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铆钉连接在飞机的装配中是一种被广泛使用的可靠性较高的连接方式。重型飞机上，铆钉数量多达150~200万件。
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如此大量铆钉联接的装配可以使用自动钻铆系统进行装配，也可以使用手工铆接进行铆接。大量的铆钉连接的传统行业标准检测方法

是用铆钉镦头卡规、镦头检查样板、塞尺、带辅助支架的千分表等进行抽样检测 。这种传统的检测方法检测速度相对较低，检测精度也
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4 b: q& B0 d- `; w% K不是太高，读数相对困难，对检测人员要求相对较高。因此笔者设计了一种新型的测量工具，它可以降低对测量人员的要求，提高测量
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的精度和效率。

1 测量系统的总体构成

1．1系统构成

系统主要由测量器具、位移传感器、数据采集卡和软件系统等组成。软件系统在计算机中运行，数据通过数据采集卡用RS232串口的数据线传递 。
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位移传感器于测量器具用一个调节杆连接在一起，测量系统的测量范围就是位移传感器的量程为0~25rnm，精度为无穷小， 线性度达到量程的
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0．1％ 即25μm。

1.2测量系统的工作原理

实心铆钉铆接变形检测系统的信息是经自行设计测量器具单元、位移传感器单元，再经数据采集卡采集输入计算机进行显示和判断。系统
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* T) c% m5 W0 C: c中使用数据采集卡，结合计算机，以Visual Basic6．0语言进行软件开发实心铆钉铆接变形检测。系统的工作原理为：测量器具的物理
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! X/ U3 r1 c: n. {, r位移转化为位移传感器的模拟信号进入数据采集卡，数据采集卡对其进行调理、采集、缓存，并通过RS232串行接口送人计算机，计算机在
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程序控制下，对数据进行处理、运算，最后完成输出被测对象的位移量，做出判断和修正意见。

: [% g' s, `: N8 U9 s2 系统元件的选用

# W! `# M* X5 d8 U( ?; l2．1测量器具的设计

$ F7 ~$ E& N! J1 C1 E6 b实心铆钉铆接后的检测主要对铆接过后形成镦头的直径和高度进行测量。设计的测量器具具有测量高度、深度、直径等功能。可以借鉴游标

. s) I8 J9 h. S. z卡尺的功能，进行改进，使其可以与位移传感器进行连接，这样就可以提高测量精度和效率，同时降低工人的劳动强度。

2．2位移传感器的选择

, c2 @) S/ Q9 v$ m& d# l2 I由于实心铆钉铆接变形检测系统主要针对航空工业进行设计的，它的检测对象主要是铆接过后形成镦头的直径和高度，这些尺寸范围较小，
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1 u9 d( i3 i7 y! H. x一般不会超过20mm。并且要求测量的精度较高，要精确到0．1mm 。因而在位移传感器的选用上要求是高精度量程小的位移传感器。在比较
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阻粉热塑大量的传感器的性能后选用小量 位移传感器PTR—V1这种传感器是电阻式传感器。它是用特殊工艺将DAP (邻苯二甲酸二稀
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5 g9 C8 b; C" D! f$ W# O; Y丙脂)电压在绝缘基体的凹槽内形成的实心体作为电阻体。特点是： 平滑性好、分辩力优异耐磨性好、寿命长、动噪声小、可靠性极高、耐化

学腐蚀。电阻式传感器的基本原理是在附加电源的参与下，将被测量的变化转换成电阻值的变化，然后通过测控该电阻值达到测控被测量的目

的。传感器由触点机构和电阻器两部分组成，如图4N示。电刷固定在被测控物体上， 电阻丝的一个固定端和滑动的触点之间的电阻是与被测

7 c4 s4 {, m( `8 V量值位移x相对应的，R为电位器总电阻，L为电位器总行程，X为电刷行程，Rx为对应电刷行程X的电阻值。当被测非电量(例如位移量s)变化
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  Z! f8 D8 `; [7 c) d0 ]4 B5 D4 m时，使活动触点带动电位器上的电刷滑动到相应位置，其输出信号是电阻值Rx。由于在电位器两端加有电压E，整个电阻回路上就有电流通过，

该电流在Rx两端产生压降，其大小为：U=(R ／R)E (1)
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因为：R ／R=X／L (2)
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由(1)和(2)式得：X=LU／E
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- E4 \, z( v4 `* G! w因此通过原理图中电压表的数值就可以算出位移数量x。

  M0 @9 s0 j- @4 K$ K/ J6 W$ H# ?3 数据采集及其软件设计
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0 a5 Q6 G; _+ Z: J$ J5 r8 u3．1测量系统数据采集测量系统中的数据采集是通过数据采集卡获得的，由传感器和数据采集卡相连，数据采集卡通过RS232与计算机相连实

4 W# h7 o2 T" @. w现数据的传输如图5所示。采集卡与计算机通过RS232串行接口进行通信，串口信号格式为：COM1口、波特率4 800b／S、无奇偶校验、8位
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% F- l* T* V1 P5 R- _数据位、l位停止位。A／D转换结果为14位二进制数，分两组读取，先读第1组高8位，再读第2组低6位。每组又分小两次读取每4位，最后一
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5 Z- a( K, V( @" Z8 {( ?: B; |: ^/ N次是2位 。
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8 d& a1 q" a6 e: W1 i3．2测量系统软件设计
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# t5 H7 {2 [) g: ?1 S+ o, |测量系统使用VB6．0进行软件的编程。图6为程序流程图，图7为进入测量系统的界面。测量系统的设计主要包括面板和功能程序的设计。面板
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8 V( C' c3 q4 N4 w是用来操作测量的命令按钮和选取铆钉直径参数；功能程序用来完成系统各项测试功能。通过测量，传感器上的信号通过数据采集卡采集后，由
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RS232串口通信送到计算机中， 在测量系统软件的界面上显示出来。软件对测量的数据进行判断，判断铆接过后铆钉的变形是否合格，如果不合

格则给出修正意见。还可以将数据保存在计算机中的文本文档中，以备查询。数据采集处理是通过各个检测命令按钮的回调函数来实现的。为了不

7 K8 U2 K& P0 S丢失数据，实现连续采集，系统采用数据采集卡的双缓冲模式。时钟控件(Timer)对采集时间控制使数据显示自动刷新并输出位移大小。

4 测量实验

先将位移传感器校准，再和设计的测量器具连接，通过调节装置调节并固定好。再依次将位移传感器、数据采集卡、计算机等连接好，组装完检测
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$ I: |/ O, t$ E" Q系统进行测量实验。
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$ m' w# c# h+ ]  z通过测量实验，从表1是检测系统测量出来的数据，检测出来的判断结果正确。测量出来的数据误差范围不大于0．1mm，在测量要求的范围内。
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并且进行实验时系统的响应时间较短，实时性较好。整个系统满足检测测量的要求。

5 结论
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  S- t' T) W: A. l$ c5 X基于位移传感器的实心铆钉铆接变形后的检测系统，对铆钉变形后的检测比较方便直观，检测的效率较高，精度较高，同时降低了对测量人员的要

/ @  i9 t/ h4 J! M- a$ K$ l- f求。通过试验过后，该系统将投入试用。