一种基于STM32的汽车刹车盘金属探伤系统及其方法

本发明涉及探伤技术领域，具体为一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤系统及其方法。

背景技术：

刹车盘是汽车制动系统的关键零部件，其质量直接影响乘客的行车安全。目前针对刹车盘的质量检测主要依靠微观金相法（有损检测）以及抽样检测的方式进行，这样做必然会带来一定的次品漏检概率，从而导致重大安全隐患。然而市面上针对金属铸件的无损质量检测设备有些价格昂贵，有些具有电磁辐射危害，不适合进行产品改造推广。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤系统及其方法，能够自动存储缺陷的坐标位置，方便事后进行数据的分析和处理，实现了汽车刹车盘的无损检测，避免了次品漏检概率，且结构简单，人机交互操作便利，系统响应迅速，无电磁辐射污染，成本经济，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤系统，包括stm32微控制器、电涡流传感器检测模块、电容式位移传感器模块、电机驱动模块、第一ad转换模块、第二ad转换模块、触摸式液晶显示模块、数据存储模块和二轴传动工作台；

所述stm32微控制器分别与所述电机驱动模块、所述第一ad转换模块、所述第二ad转换模块、所述触摸式液晶显示模块、所述数据存储模块电性连接，所述第一ad转换模块与所述电涡流传感器检测模块电性连接，所述第二ad转换模块分别与所述电容式位移传感器模块电性连接，所述电机驱动模块与所述二轴传动工作台电性连接；

所述stm32微控制器用于整个系统的数据运算、判断决策和指令的发送；

所述电涡流传感器检测模块用于利用电磁感应原理检测汽车刹车盘上的缺陷，并将其输出的模拟量经所述第一ad转换转换成数字量发送给所述stm32微控制器；

所述电容式位移传感器模块用于检测所述电涡流传感器检测模块的电涡流探头移动的二轴距离，并将其输出的模拟量经所述第二ad转换转换成数字量发送给所述stm32微控制器；

所述电机驱动模块用于将所述stm32微控制器输出的pwm脉冲转换为电机驱动型号控制所述二轴传动工作台上的电机转动；

所述触摸式液晶显示模块作为人机交互界面的显示窗口，用于进行显示和触摸控制；

所述数据存储模块用于对金属探伤点的详细信息记录进行存储。

作为本发明的一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤系统优选的，还包括供电模块，所述供电模块用于为整个系统进行供电，所述供电模块为交流220v输入，5v和3.3v输出，最大供电电流为3a。

作为本发明的一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤系统优选的，所述stm32微控制器采用stm32f746核心处理器。

作为本发明的一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤系统优选的，所述第一ad转换模块和所述第二ad转换模块均采用ad1674芯片。

作为本发明的一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤系统优选的，所述电机驱动模块采用l298n电机驱动芯片。

一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤方法，包括如下步骤：

s1.将待检测的汽车刹车盘放置在二轴传动工作台上，通过触摸式液晶显示模块选择工作模式；

s2.将stm32微控制器输出的pwm脉冲转换为电机驱动型号控制二轴传动工作台上的电机转动；

s3.通过电涡流传感器检测模块利用电磁感应原理检测汽车刹车盘上的缺陷，并将其输出的模拟量经第一ad转换转换成数字量发送给stm32微控制器，再通过电容式位移传感器模块检测电涡流传感器检测模块的电涡流探头移动的二轴距离，并将其输出的模拟量经第二ad转换转换成数字量发送给stm32微控制器；

s4.将测量结果显示在触摸式液晶显示模块，stm32微控制器通过数据存储模块对测量结果进行存储。

作为本发明的一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤方法优选的，所述s1中的工作模式包括自动探测模式、手动探测模式以及数据存储和回放模式，所述自动探测模式用于自动对整个汽车刹车盘进行探伤，所述手动探测模式用于对汽车刹车盘的特定区域进行探伤，所述数据存储和回放模式用于对每一次的测量数据实时记录进行保存和查询。

作为本发明的一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤方法优选的，所述自动探测模式的具体步骤包括：

s111.给系统上电后，经过自检，进入待测状态；

s112.电涡流传感器检测模块的电涡流探头自动回到二轴传动工作台的左下角的原点位置；

s113.当汽车刹车盘放入二轴传动工作台后，通过触摸式液晶显示模块启动自动探测模式，电涡流探头随着二轴传动工作台的二轴电机的转动发生位移，通过设定扫描行距，电涡流探头从原点位置开始逐行扫描汽车刹车盘；

s114.当发现数据异常时，则自动记录数据坐标点等相关信息；

s115.待整个汽车刹车盘扫描完毕后，自动探测结束，电涡流探头自动回归原点位置，再次进入待测状态。

作为本发明的一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤方法优选的，所述手动探测模式的具体步骤包括：

s121.给系统上电后，经过自检，进入待测状态；

s122.当汽车刹车盘放入二轴传动工作台后，通过触摸式液晶显示模块启动手动探测模式，输入探测区域的左下角起始点以及右上角的终点坐标；

s123.当发现数据异常时，则自动记录数据坐标点等相关信息；

s124.待输入的探测区域扫描完毕后，手动探测结束，电涡流探头自动回归原点位置，再次进入待测状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用stm32微控制器作为核心处理器，利用电涡流传感器进行信号强度探测，定位刹车盘金属内部质量缺陷，通过二轴电机传动平台实现电涡流探头的平面移动，能够自动存储缺陷的坐标位置，方便事后进行数据的分析和处理。本发明解决了传统金属探伤仪的不足之处，实现了汽车刹车盘的无损检测，避免了次品漏检概率，且结构简单，人机交互操作便利，系统响应迅速，无电磁辐射污染，成本经济，具有实用价值和市场推广价值。

附图说明

图1为本发明的一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤系统的系统框图；

图2为本发明的一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤方法的流程示意图；

图3为本发明的一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤方法的自动探测模式的流程示意图；

图4为本发明的一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤方法的手动探测模式的流程示意图；

图5为本发明的一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤系统的软件系统架构的流程示意图；

图6为本发明的一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤系统的软件系统架构示意图；

图7为本发明的电机控制任务的流程示意图；

图8为本发明的液晶显示任务的流程示意图；

图9为本发明的读取传感器数据任务的流程示意图；

图10为本发明的数据处理与存储的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：

一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤系统，包括stm32微控制器、电涡流传感器检测模块、电容式位移传感器模块、电机驱动模块、第一ad转换模块、第二ad转换模块、触摸式液晶显示模块、数据存储模块和二轴传动工作台；

所述stm32微控制器分别与所述电机驱动模块、所述第一ad转换模块、所述第二ad转换模块、所述触摸式液晶显示模块、所述数据存储模块电性连接，所述第一ad转换模块与所述电涡流传感器检测模块电性连接，所述第二ad转换模块分别与所述电容式位移传感器模块电性连接，所述电机驱动模块与所述二轴传动工作台电性连接；

所述stm32微控制器用于整个系统的数据运算、判断决策和指令的发送；

所述电涡流传感器检测模块用于利用电磁感应原理检测汽车刹车盘上的缺陷，并将其输出的模拟量经所述第一ad转换转换成数字量发送给所述stm32微控制器；

所述电容式位移传感器模块用于检测所述电涡流传感器检测模块的电涡流探头移动的二轴距离，并将其输出的模拟量经所述第二ad转换转换成数字量发送给所述stm32微控制器；

所述电机驱动模块用于将所述stm32微控制器输出的pwm脉冲转换为电机驱动型号控制所述二轴传动工作台上的电机转动；

所述触摸式液晶显示模块作为人机交互界面的显示窗口，用于进行显示和触摸控制；

所述数据存储模块用于对金属探伤点的详细信息记录进行存储。

作为本发明的一种技术优化方案，还包括供电模块，所述供电模块用于为整个系统进行供电，所述供电模块为交流220v输入，5v和3.3v输出，最大供电电流为3a。

作为本发明的一种技术优化方案，所述stm32微控制器采用stm32f746核心处理器。

作为本发明的一种技术优化方案，所述第一ad转换模块和所述第二ad转换模块均采用ad1674芯片。

作为本发明的一种技术优化方案，所述电机驱动模块采用l298n电机驱动芯片。

该基于stm32的汽车刹车盘金属探伤系统的操作系统的软件系统架构包括电机控制部分、液晶显示部分、获取传感器数据部分、数据的处理与存储，软件系统架构由硬件驱动层、硬件抽象层、中间件和应用层组成，本设计中用到的中间件分别为实时操作系统ucos-iii，用户图形界面stemwin，数字信号处理dsp和文件系统fatfs。

本操作系统需要多任务同时运行，可以使用轮询的方式实现，为了提高系统的鲁棒性，使用实时操作系统ucos-iii。

该操作系统是一个可剥夺、可拓展、可固话的基于优先级的抢占式操作系统，支持无限个任务，拥有完备的任务间通讯，管理、同步、内部任务交流等。在支持抢占式多任务处理的同时也允许相同优先级的任务使用时间片轮转调度，还可以通过给调度器上锁的方式来代替关中断操作，以实现快速响应中断。该操作系统的源代码完全按照ansi-c标准编写，易于移植。

一种基于stm32的汽车刹车盘金属探伤方法，包括如下步骤：

s1.将待检测的汽车刹车盘放置在二轴传动工作台上，通过触摸式液晶显示模块选择工作模式；

s2.将stm32微控制器输出的pwm脉冲转换为电机驱动型号控制二轴传动工作台上的电机转动；

s3.通过电涡流传感器检测模块利用电磁感应原理检测汽车刹车盘上的缺陷，并将其输出的模拟量经第一ad转换转换成数字量发送给stm32微控制器，再通过电容式位移传感器模块检测电涡流传感器检测模块的电涡流探头移动的二轴距离，并将其输出的模拟量经第二ad转换转换成数字量发送给stm32微控制器；

s4.将测量结果显示在触摸式液晶显示模块，stm32微控制器通过数据存储模块对测量结果进行存储。

作为本发明的一种技术优化方案，所述s1中的工作模式包括自动探测模式、手动探测模式以及数据存储和回放模式，所述自动探测模式用于自动对整个汽车刹车盘进行探伤，所述手动探测模式用于对汽车刹车盘的特定区域进行探伤，所述数据存储和回放模式用于对每一次的测量数据实时记录进行保存和查询。

作为本发明的一种技术优化方案，所述自动探测模式的具体步骤包括：

s111.给系统上电后，经过自检，进入待测状态；

s112.电涡流传感器检测模块的电涡流探头自动回到二轴传动工作台的左下角的原点位置；

s113.当汽车刹车盘放入二轴传动工作台后，通过触摸式液晶显示模块启动自动探测模式，电涡流探头随着二轴传动工作台的二轴电机的转动发生位移，通过设定扫描行距，电涡流探头从原点位置开始逐行扫描汽车刹车盘；

s114.当发现数据异常时，则自动记录数据坐标点等相关信息；

s115.待整个汽车刹车盘扫描完毕后，自动探测结束，电涡流探头自动回归原点位置，再次进入待测状态。

作为本发明的一种技术优化方案，所述手动探测模式的具体步骤包括：

s121.给系统上电后，经过自检，进入待测状态；

s122.当汽车刹车盘放入二轴传动工作台后，通过触摸式液晶显示模块启动手动探测模式，输入探测区域的左下角起始点以及右上角的终点坐标；

s123.当发现数据异常时，则自动记录数据坐标点等相关信息；

s124.待输入的探测区域扫描完毕后，手动探测结束，电涡流探头自动回归原点位置，再次进入待测状态。

综上所述，本发明的创新点主要表现在如下三个方面：

1.小型化轻便化设计

本发明根据汽车刹车盘的尺寸和外形特点，创造性地设计出了一款方便小巧的探伤系统，从而较好的解决了传统探伤仪外形不能满足小型铸件探伤的缺点。

2．环境友好性及操作便利性设计

根据法拉第电磁感应原理，巧妙地将电磁感应原理应用到金属探伤设计之中，电磁感应的最大优势在于没有射线辐射，因而对人体没有任何伤害，环境友好。将感应电流作为反馈量输入到stm32微控制器当中，通过高性能的stm32微控制器对其进行高精度的采样、运算，从而使得探伤仪功能易于实现，易于操作，系统响应迅速，人机交互性能优良。

3．通用性以及成本经济性设计

本发明所选零部件和电路模块都是市面上较为通用和常见的，所用到的电涡流传感器、直流电机等全部零配件都可以在淘宝网等网络购物平台买到，价格经济，一整套设备造价大约在一千五百元左右，具有一定的推广意义和经济价值。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。