dsPIC30F301 Lazer Işığı ile Yüzey Pürüzlülüğünün Belirlenmesi

Temassız yöntemler kullanarak yüzey pürüzlülüğünün ölçülmesi. İncelenmekte olan yüzey bitirme tipi, endüstriyel uygulamalarda bir taşlama işlemi ile oluşturulur. Bu yüzey önceden belirlenmiş bir bitişi karşılamalıdır. Yüzey pürüzlülüğü, bir malzemenin yüzeyindeki lokalize küçük ölçekli yükseklik değişimlerinin veya kusurların bir ölçüsüdür. Yüzey pürüzlülüğünün ölçüm parametresi, mikro inç cinsinden ifade edilen ortalama pürüzlülük olan Ra’da tanımlanır.

Bir zemin yüzeyinin temassız ölçümü için kullanılan bir yöntem, bir lazer ışık kaynağının geri saçılımını ölçmektir. Geri saçılma miktarı, Ra değeri ile doğru orantılıdır.

Önceki tasarımın bir dezavantajı, denetleyicinin taşınabilir olmamasıydı. Bir bilgisayar, veri toplama işlemini gerçekleştirdi ve bir kullanıcı arabirimi sağladı. Muayene probu, sınırlı bir kablo uzunluğu ile bilgisayara bağlandı. Endüstriyel bir ortamda, yüzeyi muayene probuna getirmektense, muayene probunu söz konusu yüzeye getirmek daha verimli ve esnek olacaktır.

Bu Microchip dsPIC tabanlı denetleyici tasarımı, kablo bağlantısına ve bilgisayara olan ihtiyacı tamamen ortadan kaldırır. Hem veri toplama hem de kullanıcı arayüzü için işlevsellik, gömülü bir sistemle değiştirilir. Bu gömülü sistem, tümü tek bir taşınabilir muhafaza içinde bir Microchip dsPIC30F3013 mikrodenetleyici, bir LCD ekran ve bir tuş takımı giriş cihazından oluşur.

Kullanıcı etkileşimli bağımsız bir ölçüm sistemi olarak projenin bir tür zekaya ihtiyacı vardır. Bu zekayı sağlamak için Microchip marka dsPIC mikrodenetleyici seçilmiştir. Bir mikrodenetleyici, bir mikroişlemci olarak tanımlanabilir, ancak yüksek bir bellek ve çevre birimleri entegrasyonuna sahiptir.

dsPIC30F3013, bu projeyi yerleşik olarak kontrol etmek için gereken tüm belleğe ve çevre birimine sahipti. dsPIC30F3013 varyantı, 12 bit analogdan dijitale dönüştürücü ve pin sayısı için özel olarak seçilmiştir. Bu cihazın 28 pininin her biri, bu projenin geliştirilmesi ve konuşlandırılmasında kullanıldı.

Sensör Arka Planı

Temassız yüzey pürüzlülük ölçümü gerçekleştirmek için ışık kullanmanın birçok çeşidi vardır. Bunu yapabilen bir aparat, Hartford Üniversitesi’ndeki Mühendislik Uygulamaları Merkezi tarafından geliştirilmiş ve kullanılmıştır.

Bu tasarım, söz konusu yüzeye dik olarak hedeflenen tek renkli paralelleştirilmiş bir ışık kaynağı sağlamak için katı hal kırmızı lazer kullanır.

Yüzeyden geri saçılma veya dağınık yansıma, koaksiyel olarak ışığa kaynağa doğru geri yansıtılır. Lazer kaynağının etrafına yerleştirilen foto dedektörler, geri saçılma miktarını ölçmek için kullanılır. Geri saçılma miktarı, yüzey pürüzlülüğünün büyüklüğü ile orantılıdır.

Aparatın içinde, her bir foto dedektör tarafından toplanan geri saçılma miktarıyla orantılı olan bir analog sinyal üretilir. Toplamda 4 foto dedektör kullanılır ve lazerin etrafına eşit olarak dağıtılır. Bu aparatı kullanmak için gerilimler toplanır ve toplam ölçüm değeri olarak kullanılır.

Donanım

Projenin amacı, bağımsız bir yüzey pürüzlülük ölçüm sistemi oluşturmaktır. Proje kutusu, ölçüm sistemi ve kullanıcı arabirimi dahil olmak üzere projeyi çalıştırmak için gereken her şeyi içerir. Lazer ve foto dedektörleri de çalıştırmak için inceleme probuna güç sağlanır. Aşağıda, tüm donanımın nasıl birbirine bağlandığını gösteren bir blok diyagram bulunmaktadır.

Microchip 16-bit Embedded Design Contest Determining Surface Roughness By Laser Light Backscatter Registration Number – MT2254 October 16, 2007 As a stand alone measurement system with user interaction, the project needs some sort of intelligence. A Microchip brand dsPIC microcontroller was chosen to provide this intelligence.

A microcontroller can be described as a microprocessor, but with a high integration of memory and peripherals. The dsPIC30F3013 had all the memory and peripheral needed to control this project on-board. The schematic was created in Orcad Capture 10.5

The dsPIC30F3013 variant was chosen specifically for its 12-bit analog to digital converter and pin count. Each of the 28 pins of this device was consumed in the development and deployment of this project.

The 12-bit ADC peripheral handles the conversion of an analog voltage to a 12-bit representation of the voltage. Author: Gregory Cloutier