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

背景技術：

行波管是靠連續調制電子注的速度來實現放大功能的微波電子管，由電子槍、磁聚焦系統、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動速度的軸向傳播速度和足夠強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。慢波結構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，因此在螺旋慢波結構行波管中，螺旋慢波組件的擠壓質量對增益、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，實現管殼、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現對夾持桿和螺旋線的夾持固定，這一過程需要特殊設備使金屬產生可控的彈性變形。

然而，目前行業內多采用三爪卡盤機構，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計裝配需求。

技術實現要素：

有鑒于此，為了克服現有技術上的問題，本發明提供了一種慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統及控制方法，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。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統，包括：微控制單元、管殼擠壓驅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，所述觸摸控制屏與單片機連接，所述單片機分別與管殼擠壓驅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時壓力及位移傳感器數據，響應用戶操作，所述單片機用于保存和利用壓力及位移傳感器的數據、與觸摸控制屏通信并發送指令、驅動伺服電機轉動及控制電磁鐵通斷。

進一步地，所述單片機包括通信接口單元、數據寄存單元和命令發送單元，所述通信接口單元與數據寄存單元和命令發送單元連接；

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、電磁鐵的數據信號，接收觸摸控制屏的控制指令并發送到命令發送單元；

所述數據寄存單元用于保存當前時刻的位移數據、壓力數據及用戶保存的歷史數據；

所述命令發送單元用于控制電磁鐵和伺服電機驅動器。

進一步地，所述管殼擠壓驅動單元包括伺服驅動器、伺服電機、電源濾波器、減速箱和管殼擠壓機械結構，所述電源濾波器與伺服驅動器連接，所述伺服驅動器與伺服電機連接，所述伺服電機與減速箱連接，所述減速箱與管殼擠壓機械結構連接，所述伺服驅動器還與命令發送單元連接；所述伺服驅動器用于控制伺服電機的轉向和轉速，所述伺服電機通過減速箱驅動管殼擠壓機械結構進行相應的運動。

進一步地，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。

進一步地，所述控制系統還包括開關電源組、接近開關和電磁鐵，所述接近開關和電磁鐵與通信接口單元連接，所述開關電源組包括若干電源盒，所述電源盒分別為單片機、觸摸控制屏、位移傳感器和壓力傳感器供電。

本發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，用戶單擊電機大量程正轉按鈕，驅動擠壓機械結構不斷擠壓管殼外壁，如若正向接近開關沒有觸發單片機中斷功能，繼續單擊電機大量程正轉按鈕，此時觸摸控制屏實時顯示壓力傳感器及位移傳感器的數值，當壓力傳感器數值Fx大于系統預設的擠壓預緊力Fy時，系統使電機大量程正轉按鈕自動失效，同時壓力傳感器及位移傳感器示數置零，單片機控制電磁鐵得電，驅動機械結構使得位移傳感器處于測量工位；

2)接著用戶單擊電機小量程正轉按鈕，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自動結束擠壓動作，如若此過程中位移傳感器數值Hx大于擠壓變形最大允許值Hmax，或者壓力傳感器數值Fx大于擠壓應力最大允許值Fmax，或者正向接近開關觸發，系統自動中斷電機小量程正轉運動，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設條件，提高擠壓變形及應力的最大允許值Hmax和Fmax，繼續嘗試將螺旋線和夾持桿放入管殼，直至慢波組件裝配成功，系統結束擠壓動作，自動記錄此時的位移傳感器數值Hx和壓力傳感器數值Fx；

步驟S2，讓系統恢復初始狀態并抽出裝配好的慢波組件，具體流程為：

用戶單擊電機反轉按鈕，驅動擠壓機械結構松開已經裝配好的慢波組件，直至反向接近開關觸發中斷，結束電機反轉動作，與此同時電磁鐵失電，機械結構使得位移傳感器處于初始狀態，最后抽出裝配好的慢波組件，結束慢波組件的裝配循環。

與現有技術相比，本發明的慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統可以按照用戶指定的擠壓速度開始管殼擠壓動作，可以按照用戶預設的擠壓終止條件結束管殼擠壓動作，并有一系列保護功能阻止設備損壞，實時顯示及保存用戶需要的壓力數據及位移數據，最終實現精確控制和監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為本發明的慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明所述的一種慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統作進一步說明。

圖1展示了一種慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統，包括微控制單元、管殼擠壓驅動單元、形變信息檢測單元、開關電源組41、接近開關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、命令發送單元13、數據寄存單元14；

所述管殼擠壓驅動單元包括：伺服驅動器21、伺服電機22、減速箱23、管殼擠壓機械結構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；

為達到精確控制和監測慢波組件裝配過程中的管殼擠壓力和管殼形變量，本實用新型的技術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，具體實施流程為：接通220V外部電源，用戶單擊電機大量程正轉按鈕，驅動擠壓機械結構不斷擠壓管殼外壁，如若正向接近開關沒有觸發單片機中斷功能，繼續單擊電機大量程正轉按鈕，此時觸摸控制屏實時顯示壓力傳感器及位移傳感器的數值，當壓力傳感器數值Fx大于系統預設的擠壓預緊力Fy時，系統使電機大量程正轉按鈕自動失效，同時壓力傳感器及位移傳感器示數置零，單片機控制電磁鐵得電，驅動機械結構使得位移傳感器處于測量工位；接著用戶單擊電機小量程正轉按鈕，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自動結束擠壓動作，如若此過程中位移傳感器數值Hx大于擠壓變形最大允許值Hmax，或者壓力傳感器數值Fx大于擠壓應力最大允許值Fmax，或者正向接近開關觸發，系統自動中斷電機小量程正轉運動，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設條件，提高擠壓變形及應力的最大允許值Hmax和Fmax，繼續嘗試將螺旋線和夾持桿放入管殼，直至慢波組件裝配成功，系統結束擠壓動作，自動記錄此時的位移傳感器數值Hx和壓力傳感器數值Fx。

工作步驟二的目的是讓系統恢復初始狀態并抽出裝配好的慢波組件，具體實施流程為：用戶單擊電機反轉按鈕，驅動擠壓機械結構松開已經裝配好的慢波組件，直至反向接近開關觸發中斷，結束電機反轉動作，與此同時電磁鐵失電，機械結構使得位移傳感器處于初始狀態，最后抽出裝配好的慢波組件，結束慢波組件的裝配循環。

綜上所述，本發明的慢波組件管殼擠壓及檢測的控制系統可以按照用戶指定的擠壓速度開始管殼擠壓動作，可以按照用戶預設的擠壓終止條件結束管殼擠壓動作，并有一系列保護功能阻止設備損壞，實時顯示及保存用戶需要的壓力數據及位移數據，最終實現精確控制和監測慢波組件裝配過程中的管殼擠壓力和管殼形變量。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。