液壓油缸內(nèi)壁參數(shù)測量數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)
[p] 液壓傳動(dòng)在車輛、起重運(yùn)送機(jī)械、工程機(jī)械、礦山設(shè)備及其他機(jī)械中具有廣泛的使用。油缸作為液壓傳動(dòng)中不可或缺的組成有些，其內(nèi)徑各參數(shù)的精度，將直接對傳動(dòng)體系的功用發(fā)生影響。[br] 對類似于油缸內(nèi)壁的孔徑丈量辦法，通常分為直接丈量法和直接丈量法。直接丈量法是使用兩點(diǎn)或三點(diǎn)定位，直接丈量出孔徑的辦法。其常用丈量東西包羅內(nèi)徑干分尺、全能測長儀、臥式測長儀等，通用長度丈量東西和內(nèi)徑測微儀、柔性坐標(biāo)丈量機(jī)等專用的孔徑丈量東西，但此類丈量辦法功率低、差錯(cuò)大，且不易用于深孔徑和高精度產(chǎn)物的在線丈量。直接丈量法是使用三點(diǎn)定一圓原理，測出被測孔圓周上恣意三點(diǎn)的坐標(biāo)值，然后依據(jù)關(guān)聯(lián)算法，求出圓心坐標(biāo)，再換算出孔徑尺度和其他參數(shù)。此類辦法功率高、差錯(cuò)小，可用于在線檢測，本檢測體系選用的就是直接丈量法。[/p]
[p]1 丈量體系概述[br] 丈量體系的描繪思維是，將4個(gè)高精度位移傳感器設(shè)備在所描繪的傳感器夾具上，并將其放入被測油缸的內(nèi)部，在氣浮導(dǎo)軌的牽引下，平穩(wěn)經(jīng)過被丈量油缸。將所取得的位移傳感器的信號改變量，傳送至上位機(jī)，使用直接丈量辦法的原理，將所測得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)改變量，經(jīng)過最小二乘擬合數(shù)據(jù)，依據(jù)關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)處置運(yùn)算，進(jìn)而取得油缸內(nèi)壁所需的多項(xiàng)參數(shù)。[/p]
[p][br] 本檢測體系首要由硬件與軟件兩有些組成。其間，硬件有些首要由4個(gè)高精度位移傳感器、4通道電感箱、數(shù)據(jù)收集卡、氣浮導(dǎo)軌及上位機(jī)組成，體系的全體布局框圖如圖1所示。電感位移傳感器一端接至4通道電感箱，然后將其4路電壓信號的輸出端銜接至數(shù)據(jù)收集卡的模擬量輸入通道口，數(shù)據(jù)收集卡內(nèi)部的A／D功用模塊對信號進(jìn)行模數(shù)改換，改換后的數(shù)字信號經(jīng)過PCI總線接口傳輸至上位機(jī)，進(jìn)行關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)處置。與此同時(shí)，上位機(jī)經(jīng)過PCI總線向數(shù)據(jù)收集卡內(nèi)部傳送各種氣浮導(dǎo)軌的操控信號，進(jìn)而操控氣浮導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)，這樣就完成了上位機(jī)對現(xiàn)場4個(gè)位移傳感器信號的收集和氣浮導(dǎo)軌操控信號的傳輸。軟件有些首要是依據(jù)VB 6．0的上位機(jī)數(shù)據(jù)收集和處置軟件的開發(fā)描繪。[/p]
[p]2 硬件有些簡介[br] 檢測體系首要意圖是檢測油缸內(nèi)壁的圓柱度、直線度和直徑等參數(shù)，因該檢測體系丈量精度需求規(guī)模是(-15μm，+15μm)，且為動(dòng)態(tài)丈量，所以所選傳感器有必要是精度高、呼應(yīng)速度快的位移傳感器。依據(jù)以上需求，體系選用瑞士TESA公司的電感位移傳感器，也稱電感測頭，其為半橋型傳感器，將位移改變轉(zhuǎn)化為電信號，丈量規(guī)模是±0．5mm，軸向行程1．25mm，靈敏度是73．75±0．5mV(V／mm)，是線性差錯(cuò)<0．2％，重復(fù)度<0．2μm。[br] 因?yàn)樗x的傳感器的供電電源要是13 kHz的5 V溝通電壓源，為包管傳感器輸出信號的高穩(wěn)定性和傳輸?shù)目旖菪�，為其裝備了通道電感箱。[br] 因在檢測進(jìn)程中，需求承受很多的傳感器信號傳入上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)處置和剖析，這就需求高速且大容量的數(shù)據(jù)收集設(shè)備，體系選用研華公司的PCI-1711高速數(shù)據(jù)收集卡，為用戶供給了所需的丈量和操控功用，可供給16通道單端A／D輸入，12 bit A／D改換，采樣率最高可達(dá)100 kHz，每個(gè)輸入通道的增益可獨(dú)自編程，用戶可依據(jù)每個(gè)通道不一樣的輸入電壓類型來挑選不一樣的增益系數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的輸入規(guī)模設(shè)定，卡上1 kB采樣FIFO緩沖器，可編程計(jì)數(shù)器／定時(shí)器，主動(dòng)通道／增益掃描。[/p]
[p]3 軟件描繪[br]3．1 數(shù)據(jù)收集[br] 由PCI-1711進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的編程辦法可分為3種：軟件觸發(fā)辦法、中止辦法和DMA辦法。軟件辦法就是軟件指令觸發(fā)數(shù)據(jù)改換，該辦法編程相對簡略，但收集數(shù)據(jù)速度較慢，多用于低速數(shù)據(jù)收集；中止傳輸辦法比軟件傳輸辦法采樣速度高，模擬量輸入中止傳輸辦法有兩種：一種辦法是每一次改換發(fā)生一個(gè)中止；另一種辦法是把改換數(shù)據(jù)保存在FIFO中。依據(jù)硬件的不一樣，當(dāng)FIFO半滿或全滿時(shí)發(fā)生一個(gè)中止，設(shè)備驅(qū)動(dòng)接收到中止后會發(fā)送不一樣的事情奉告用戶當(dāng)時(shí)采樣狀況；DMA辦法是三者中數(shù)據(jù)傳輸最快的，數(shù)據(jù)在沒有CPU介入的狀況下直接在設(shè)備和內(nèi)存間傳輸，設(shè)備驅(qū)動(dòng)會勘探數(shù)據(jù)改換狀況，并發(fā)送適宜的事情告訴用戶。體系在軟件順序中調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫，選用DMA辦法下的FIFO功用進(jìn)行信號數(shù)據(jù)的傳輸。本體系數(shù)據(jù)收集是用的第3種辦法——DMA辦法，聯(lián)系Visual Basic6．0開發(fā)平臺，[/p]
[p]3．2 數(shù)據(jù)處置[br] 用4個(gè)電感位移傳感器丈量油缸內(nèi)壁的參數(shù)，其底子原理是經(jīng)過把丈量截面的4個(gè)傳感器所測得的位移改變量，轉(zhuǎn)化為其地點(diǎn)坐標(biāo)平面內(nèi)的坐標(biāo)值，然后經(jīng)過這4個(gè)坐標(biāo)值，使用最小二乘擬合，擬合出此油缸被丈量截面的實(shí)踐圓心方位坐標(biāo)和油缸直徑。該丈量進(jìn)程的要害點(diǎn)在于將電感位移傳感器所丈量的改變改換成對應(yīng)的坐標(biāo)值的改變。在抱負(fù)的狀況下，夾具上所設(shè)備傳感器的軸線正交，軸線的交點(diǎn)和規(guī)范環(huán)規(guī)的中間重合，以此相交軸線為坐標(biāo)軸、相交點(diǎn)為原點(diǎn)樹立直角坐標(biāo)系，那這4個(gè)位移傳感器所測得轉(zhuǎn)化的坐標(biāo)則分別為(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，(x4，y4)。[br]3．2．1 最小二乘擬合原理[br] 假定所丈量截面為XY，4個(gè)位移傳感器所丈量轉(zhuǎn)化后的方位坐標(biāo)分別為P1(x1，y1)，P2(x2，y2)，P3(x3，y3)，P4(x4，y4)此4點(diǎn)均在所擬合的圓上，抱負(fù)圓方程為[/p]
[p] 只有當(dāng)圓心坐標(biāo)(x0，y0)滿足小時(shí)，才干作線性改換。若(x0，y0)不是滿足小，會帶來線性差錯(cuò)，這時(shí)需以求得的圓心坐標(biāo)(x0，y0)為新坐標(biāo)的原點(diǎn)，對丈量數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)平移后在進(jìn)行最小二乘擬合，直到求得坐標(biāo)(x0，y0)為滿足小。本丈量體系的擬合圓心坐標(biāo)(x0，y0)滿足小，所以丈量坐標(biāo)不必進(jìn)行坐標(biāo)改換。[br]3．2．2 差錯(cuò)處置[br] 體系的丈量差錯(cuò)首要包羅溫度改變導(dǎo)致的丈量設(shè)備變形差錯(cuò)，傳感器精度差錯(cuò)，傳感器設(shè)備差錯(cuò)等，因?yàn)檎闪凯h(huán)境可以進(jìn)行恒溫操控和所選傳感器為高精度傳感器，所以上述前兩項(xiàng)差錯(cuò)可以忽略不計(jì)，但傳感器的設(shè)備差錯(cuò)應(yīng)該予以消除。傳感器的設(shè)備差錯(cuò)可分3個(gè)方面：[br] (1)坐標(biāo)系原點(diǎn)偏疼差錯(cuò)，即設(shè)備位移傳感器的正交軸線的交點(diǎn)和被測件的中間有一點(diǎn)差錯(cuò)。[br] (2)位移傳感器設(shè)備軸線非正交導(dǎo)致的坐標(biāo)方位差錯(cuò)。[br] (3)位移傳感器設(shè)備軸線非正交和抱負(fù)坐標(biāo)系原點(diǎn)偏疼差錯(cuò)在丈量時(shí)所帶來的差錯(cuò)。[br] 由上述擬合辦法，經(jīng)所編寫的軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處置，即可疾速地得到油缸的直線度、圓柱度和油缸半徑。圖3為丈量體系的軟件界面。[/p]
[p] [/p]
[p]4 結(jié)束語[br] 引見了的液壓油缸內(nèi)徑參數(shù)檢測的數(shù)據(jù)收集處置體系，丈量精度高、功率高，可用于在線檢測的環(huán)境中，經(jīng)過丈量出液壓油缸內(nèi)壁的直徑、直線度、圓柱度等參數(shù)，可疾速地查驗(yàn)其產(chǎn)物能否契合出廠精度需求，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，該體系可在產(chǎn)物的深孔參數(shù)檢測領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行推行。[/p]