本發(fā)明涉及微波電子器件的裝配自動化領(lǐng)域，具體涉及一種慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

行波管是靠連續(xù)調(diào)制電子注的速度來實(shí)現(xiàn)放大功能的微波電子管，由電子槍、磁聚焦系統(tǒng)、慢波組件、輸入輸出裝置以及收集極五大部分組成。其中慢波組件是行波管的重要部分，它的作用是提供一個具有接近于電子運(yùn)動速度的軸向傳播速度和足夠強(qiáng)的軸向電磁場的高頻電磁場。此電磁場與電子注相互作用，使信號得到放大。慢波結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀確定了高頻場的分布和傳播速度，從而決定了電子注與波的互作用效果，因此在螺旋慢波結(jié)構(gòu)行波管中，螺旋慢波組件的擠壓質(zhì)量對增益、相位的影響不可忽略。因此，慢波組件的制作過程中，對螺線的位置、夾持桿的角度、螺線與夾持桿及管殼的配合松緊度都有很高的要求。

行波管慢波組件裝配即將螺旋線、夾持桿裝配到管殼之中，實(shí)現(xiàn)管殼、夾持桿和螺旋線之間的良好接觸。目前常見的方法是采用冷彈壓裝配方式，利用管殼的彈性形變實(shí)現(xiàn)對夾持桿和螺旋線的夾持固定，這一過程需要特殊設(shè)備使金屬產(chǎn)生可控的彈性變形。

然而，目前行業(yè)內(nèi)多采用三爪卡盤機(jī)構(gòu)，對管殼以三方向施力。由于是人工手動操作，管殼的擠壓過程和變形量無法精確控制，往往容易造成慢波組件的損壞，無法滿足慢波組件的設(shè)計(jì)裝配需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)上的問題，本發(fā)明提供了一種慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統(tǒng)及控制方法，以便精確控制和檢測慢波組件裝配過程中的管殼擠壓力和管殼形變量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統(tǒng)，包括：微控制單元、管殼擠壓驅(qū)動單元和形變信息檢測單元，所述微控制單元包括觸摸控制屏和單片機(jī)，所述觸摸控制屏與單片機(jī)連接，所述單片機(jī)分別與管殼擠壓驅(qū)動單元和形變信息檢測單元連接；所述觸摸控制屏用于顯示實(shí)時壓力及位移傳感器數(shù)據(jù)，響應(yīng)用戶操作，所述單片機(jī)用于保存和利用壓力及位移傳感器的數(shù)據(jù)、與觸摸控制屏通信并發(fā)送指令、驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動及控制電磁鐵通斷。

進(jìn)一步地，所述單片機(jī)包括通信接口單元、數(shù)據(jù)寄存單元和命令發(fā)送單元，所述通信接口單元與數(shù)據(jù)寄存單元和命令發(fā)送單元連接；

所述通信接口單元用于讀取位移傳感器、壓力傳感器、接近開關(guān)、電磁鐵的數(shù)據(jù)信號，接收觸摸控制屏的控制指令并發(fā)送到命令發(fā)送單元；

所述數(shù)據(jù)寄存單元用于保存當(dāng)前時刻的位移數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)及用戶保存的歷史數(shù)據(jù)；

所述命令發(fā)送單元用于控制電磁鐵和伺服電機(jī)驅(qū)動器。

進(jìn)一步地，所述管殼擠壓驅(qū)動單元包括伺服驅(qū)動器、伺服電機(jī)、電源濾波器、減速箱和管殼擠壓機(jī)械結(jié)構(gòu)，所述電源濾波器與伺服驅(qū)動器連接，所述伺服驅(qū)動器與伺服電機(jī)連接，所述伺服電機(jī)與減速箱連接，所述減速箱與管殼擠壓機(jī)械結(jié)構(gòu)連接，所述伺服驅(qū)動器還與命令發(fā)送單元連接；所述伺服驅(qū)動器用于控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，所述伺服電機(jī)通過減速箱驅(qū)動管殼擠壓機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動。

進(jìn)一步地，所述形變信息檢測單元包括位移傳感器、位移信號放大器、壓力傳感器和壓力信號放大器，所述位移傳感器與位移信號放大器連接，所述壓力傳感器與壓力信號放大器連接，所述位移信號放大器和壓力信號放大器同時與通信接口單元連接，所述位移傳感器用于檢測管殼擠壓過程中的徑向位移變形，所述壓力傳感器用于檢測管殼擠壓過程中外壁所受壓力。

進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)還包括開關(guān)電源組、接近開關(guān)和電磁鐵，所述接近開關(guān)和電磁鐵與通信接口單元連接，所述開關(guān)電源組包括若干電源盒，所述電源盒分別為單片機(jī)、觸摸控制屏、位移傳感器和壓力傳感器供電。

本發(fā)明還包括一種慢波組件管殼擠壓及檢測的控制方法，包含兩個工作步驟：

步驟S1，擠壓管殼并裝配慢波組件，具體流程為：

1)接通220V外部電源，用戶單擊電機(jī)大量程正轉(zhuǎn)按鈕，驅(qū)動擠壓機(jī)械結(jié)構(gòu)不斷擠壓管殼外壁，如若正向接近開關(guān)沒有觸發(fā)單片機(jī)中斷功能，繼續(xù)單擊電機(jī)大量程正轉(zhuǎn)按鈕，此時觸摸控制屏實(shí)時顯示壓力傳感器及位移傳感器的數(shù)值，當(dāng)壓力傳感器數(shù)值Fx大于系統(tǒng)預(yù)設(shè)的擠壓預(yù)緊力Fy時，系統(tǒng)使電機(jī)大量程正轉(zhuǎn)按鈕自動失效，同時壓力傳感器及位移傳感器示數(shù)置零，單片機(jī)控制電磁鐵得電，驅(qū)動機(jī)械結(jié)構(gòu)使得位移傳感器處于測量工位；

2)接著用戶單擊電機(jī)小量程正轉(zhuǎn)按鈕，同時不斷嘗試將螺旋線和夾持桿放入管殼，慢波組件裝配成功則系統(tǒng)自動結(jié)束擠壓動作，如若此過程中位移傳感器數(shù)值Hx大于擠壓變形最大允許值Hmax，或者壓力傳感器數(shù)值Fx大于擠壓應(yīng)力最大允許值Fmax，或者正向接近開關(guān)觸發(fā)，系統(tǒng)自動中斷電機(jī)小量程正轉(zhuǎn)運(yùn)動，此時如若螺旋線和夾持桿未成功放入管殼，用戶可以選擇修改小量程擠壓中斷的預(yù)設(shè)條件，提高擠壓變形及應(yīng)力的最大允許值Hmax和Fmax，繼續(xù)嘗試將螺旋線和夾持桿放入管殼，直至慢波組件裝配成功，系統(tǒng)結(jié)束擠壓動作，自動記錄此時的位移傳感器數(shù)值Hx和壓力傳感器數(shù)值Fx；

步驟S2，讓系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)并抽出裝配好的慢波組件，具體流程為：

用戶單擊電機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕，驅(qū)動擠壓機(jī)械結(jié)構(gòu)松開已經(jīng)裝配好的慢波組件，直至反向接近開關(guān)觸發(fā)中斷，結(jié)束電機(jī)反轉(zhuǎn)動作，與此同時電磁鐵失電，機(jī)械結(jié)構(gòu)使得位移傳感器處于初始狀態(tài)，最后抽出裝配好的慢波組件，結(jié)束慢波組件的裝配循環(huán)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統(tǒng)可以按照用戶指定的擠壓速度開始管殼擠壓動作，可以按照用戶預(yù)設(shè)的擠壓終止條件結(jié)束管殼擠壓動作，并有一系列保護(hù)功能阻止設(shè)備損壞，實(shí)時顯示及保存用戶需要的壓力數(shù)據(jù)及位移數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)精確控制和監(jiān)測慢波組件裝配過程中的管殼擠壓力和管殼形變量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明所述的一種慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統(tǒng)作進(jìn)一步說明。

圖1展示了一種慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統(tǒng)，包括微控制單元、管殼擠壓驅(qū)動單元、形變信息檢測單元、開關(guān)電源組41、接近開關(guān)51、電磁鐵61；

所述微控制單元包括：觸摸控制屏11、通信接口單元12、命令發(fā)送單元13、數(shù)據(jù)寄存單元14；

所述管殼擠壓驅(qū)動單元包括：伺服驅(qū)動器21、伺服電機(jī)22、減速箱23、管殼擠壓機(jī)械結(jié)構(gòu)24、電源濾波器25；

所述形變信息檢測單元包括：位移傳感器31、位移信號放大器32、壓力傳感器33、壓力信號放大器34；

所述位移信號放大器32通過RS232接口與通信接口單元12連接；所述壓力信號放大器34通過模擬量接口與通信接口單元12連接；所述觸摸控制屏11通過TTL接口與通信接口單元12連接；所述接近開關(guān)51通過模擬量接口與通信接口單元12連接；所述電磁鐵61通過模擬量接口與通信接口單元12連接；

為達(dá)到精確控制和監(jiān)測慢波組件裝配過程中的管殼擠壓力和管殼形變量，本實(shí)用新型的技術(shù)方案分為兩個工作步驟；

工作步驟一的目的為擠壓管殼并裝配慢波組件，具體實(shí)施流程為：接通220V外部電源，用戶單擊電機(jī)大量程正轉(zhuǎn)按鈕，驅(qū)動擠壓機(jī)械結(jié)構(gòu)不斷擠壓管殼外壁，如若正向接近開關(guān)沒有觸發(fā)單片機(jī)中斷功能，繼續(xù)單擊電機(jī)大量程正轉(zhuǎn)按鈕，此時觸摸控制屏實(shí)時顯示壓力傳感器及位移傳感器的數(shù)值，當(dāng)壓力傳感器數(shù)值Fx大于系統(tǒng)預(yù)設(shè)的擠壓預(yù)緊力Fy時，系統(tǒng)使電機(jī)大量程正轉(zhuǎn)按鈕自動失效，同時壓力傳感器及位移傳感器示數(shù)置零，單片機(jī)控制電磁鐵得電，驅(qū)動機(jī)械結(jié)構(gòu)使得位移傳感器處于測量工位；接著用戶單擊電機(jī)小量程正轉(zhuǎn)按鈕，同時不斷嘗試將螺旋線和夾持桿放入管殼，慢波組件裝配成功則系統(tǒng)自動結(jié)束擠壓動作，如若此過程中位移傳感器數(shù)值Hx大于擠壓變形最大允許值Hmax，或者壓力傳感器數(shù)值Fx大于擠壓應(yīng)力最大允許值Fmax，或者正向接近開關(guān)觸發(fā)，系統(tǒng)自動中斷電機(jī)小量程正轉(zhuǎn)運(yùn)動，此時如若螺旋線和夾持桿未成功放入管殼，用戶可以選擇修改小量程擠壓中斷的預(yù)設(shè)條件，提高擠壓變形及應(yīng)力的最大允許值Hmax和Fmax，繼續(xù)嘗試將螺旋線和夾持桿放入管殼，直至慢波組件裝配成功，系統(tǒng)結(jié)束擠壓動作，自動記錄此時的位移傳感器數(shù)值Hx和壓力傳感器數(shù)值Fx。

工作步驟二的目的是讓系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)并抽出裝配好的慢波組件，具體實(shí)施流程為：用戶單擊電機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕，驅(qū)動擠壓機(jī)械結(jié)構(gòu)松開已經(jīng)裝配好的慢波組件，直至反向接近開關(guān)觸發(fā)中斷，結(jié)束電機(jī)反轉(zhuǎn)動作，與此同時電磁鐵失電，機(jī)械結(jié)構(gòu)使得位移傳感器處于初始狀態(tài)，最后抽出裝配好的慢波組件，結(jié)束慢波組件的裝配循環(huán)。

綜上所述，本發(fā)明的慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統(tǒng)可以按照用戶指定的擠壓速度開始管殼擠壓動作，可以按照用戶預(yù)設(shè)的擠壓終止條件結(jié)束管殼擠壓動作，并有一系列保護(hù)功能阻止設(shè)備損壞，實(shí)時顯示及保存用戶需要的壓力數(shù)據(jù)及位移數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)精確控制和監(jiān)測慢波組件裝配過程中的管殼擠壓力和管殼形變量。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。