摘 要：机床自动超声检测系统能够对机床上生产的零件进行在线检测，提高了机床生产零件的良品率以及效率。本文通过对机床自动超声检测系统进行分析，采用单片机对机床超声检测控制系统进行控制。通过硬件设计以及软件设计，实现了单片机控制下的机床超声检测控制系统的开发。通过所开发的机床超声检测控制系统，能够便捷准确的对零件进行在线检测。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.052

0 前言

机床生产的大量零配件，以及机床生产过程中的恶劣环境下，靠人工对机床所生产零配件的优良程度进行检测是不可取的。因此，随着电子控制技术的发展，人们开始利用机床自动超声检测系统对机床所生产的零配件进行优良程度的检测。本文通过对机床自动超声检测系统进行研究，通过硬件设计与软件设计，开发了一种单片机控制下的机床超声检测控制系统。通过本文所设计系统能够对机床自动超声检测进行良好的控制。

1 机床自动超声检测系统分析

机床自动超声检测系统为一个复杂的、多组织的高度集成化系统。机床自动超声检测系统将超声组件、计算机以及机床等集合成一体。机床自动超声检测系统利用控制系统，将整个检测系统中的各个功能部分进行耦合，通过协调各个独立的功能模块来完成超声检测。在不影响机床生产的前提下，通过控制超声波以实现对机床所生产的零配件进行在线检测。这样就可以兼顾高效生产的同时还能稳定的检测生产产品的质量。

2 超声检测控制系统设计

（1）硬件设计。机床超声检测控制系统在硬件结构上主要由自动控制系统、超声波控制及处理系统以及通信接口系统等子系统组成。其结构示意图如图1所示。

在整个硬件系统中，自动控制系统负责协调外围各个子系统。使得各个子系统按要求独立动作，相互配合完成工作要求。由此，自动控制系统中的主控器需要具备响应速度快、稳定性能好的特点。本文选用STC系列的IAP15W4K58S4型单片机做为主控器。其是一款8位的单片机，具有运算速度快、稳定性能好等特点。能够通过内部集成的PWM、AD＼DA、UART等端口和功能与外围器件以及设备进行通信，实现控制命令的传输，对各个子系统进行协调处理。

在整个硬件系统中，超声波控制及处理子系统起到了传感器的作用。该子系统在超声探伤仪的基础上进行设计开发，其包含了自动扫描与自动检测模块。通过单片机发出的脉冲控制信号来出发超声波的发送。

在通信接口上，本文系统设计了RS-485以及以太网接口，以便适应多种需求的通信连接。同时本文在通信接口系统中，还设计了光电耦合电路，将通信信号进行保护，以杜绝机床工作过程中产生的干扰信号对通信信号进行破坏。本文所设计的RS-485接口是基于ADM2587E芯片实现的，该芯片构成的电路中集成了RS-485收发单元、DC-DC电源部分等，有半双工与全双工两种工作方式以供选择。能够较灵活的实现与多种通信设备的连接。

另外，本文所设计系统还包含了声控报警电路。该电路通过对超声回波信号进行处理，并将处理后信号送入上位机系统。上位机系统通过对该信号进行处理与判断。若该信号为缺陷检测信号，则通过总线向单片机发送控制信号。单片机根据上位机发出的控制信号，对系统的警报喇叭进行发声控制。

（2）軟件设计。本文所设计系统中的软件部分与硬件系统相对应，可划分为触发脉冲控制程序、上位机通信程序、警报触发程序以及超声波检测程序等。其程序设计流程图如图2所示。

从图2可见，本文软件控制流程较多。本文在KEIL C51软件上采用C语言，分为多.C文件来实现软件的控制。

3 结论

机床自动超声检测系统是机床生产零配件过程中，控制零配件优良率的有效辅助设备。本文通过对机床自动超声检测系统的构成及作用等方面进行分析后，从硬件系统设计与软件设计出发，研究了采用单片机控制下的机床自动超声检测控制系统。从功能的需求出发，通过自动控制系统、超声波控制及处理系统以及通信接口系统等子系统组成了本文所设计超声检测控制系统的硬件部分。根据硬件的组成以及功能的需求，利用模块化的思想，设计了本文超声检测控制系统的软件，并通过多.C文件的形式来实现软件的控制。本文所设计的机床自动超声检测控制系统，能够实现机床超声对机床产品的优良情况检测，从而实现对产品优良率的控制，提高产品的质量。

参考文献：

[1]刘尊伟，余波，李建文.小直径棒料的超声波检测[J].无损检测， 2011（03）.

[2]刘瑞玲，钟德星，韩九强.汽车伞齿轮多目视觉检测系统与算法[J].西安交通大学学报，2014（04）.

作者简介：孟淑丽（1971-），女，河北石家庄人，硕士，讲师，研究方向：电气自动化。