液壓油缸內(nèi)壁參數(shù)測量數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)
[p] 液壓傳動在車輛、起重運送機械、工程機械、礦山設(shè)備及其他機械中具有廣泛的使用。油缸作為液壓傳動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或三點定位，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、柔性坐標丈量機等專用的孔徑丈量東西，但此類丈量辦法功率低、差錯大，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定一圓原理，測出被測孔圓周上恣意三點的坐標值，然后依據(jù)關(guān)聯(lián)算法，求出圓心坐標，再換算出孔徑尺度和其他參數(shù)。此類辦法功率高、差錯小，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，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)處置運算，進而取得油缸內(nèi)壁所需的多項參數(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個高精度位移傳感器、4通道電感箱、數(shù)據(jù)收集卡、氣浮導軌及上位機組成，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，進行關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)處置。與此同時，上位機經(jīng)過PCI總線向數(shù)據(jù)收集卡內(nèi)部傳送各種氣浮導軌的操控信號，進而操控氣浮導軌的運動，這樣就完成了上位機對現(xiàn)場4個位移傳感器信號的收集和氣浮導軌操控信號的傳輸。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<0．2％，重復度<0．2μm。[br] 因為所選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)目旖菪裕瑸槠溲b備了通道電感箱。[br] 因在檢測進程中，需求承受很多的傳感器信號傳入上位機進行實時處置和剖析，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100 kHz，每個輸入通道的增益可獨自編程，用戶可依據(jù)每個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，可編程計數(shù)器／定時器，主動通道／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FIFO半滿或全滿時發(fā)生一個中止，設(shè)備驅(qū)動接收到中止后會發(fā)送不一樣的事情奉告用戶當時采樣狀況；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)用動態(tài)鏈接庫，選用DMA辦法下的FIFO功用進行信號數(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個傳感器所測得的位移改變量，轉(zhuǎn)化為其地點坐標平面內(nèi)的坐標值，然后經(jīng)過這4個坐標值，使用最小二乘擬合，擬合出此油缸被丈量截面的實踐圓心方位坐標和油缸直徑。該丈量進程的要害點在于將電感位移傳感器所丈量的改變改換成對應(yīng)的坐標值的改變。在抱負的狀況下，夾具上所設(shè)備傳感器的軸線正交，軸線的交點和規(guī)范環(huán)規(guī)的中間重合，以此相交軸線為坐標軸、相交點為原點樹立直角坐標系，那這4個位移傳感器所測得轉(zhuǎn)化的坐標則分別為(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個位移傳感器所丈量轉(zhuǎn)化后的方位坐標分別為P1(x1，y1)，P2(x2，y2)，P3(x3，y3)，P4(x4，y4)此4點均在所擬合的圓上，抱負圓方程為[/p]
[p] 只有當圓心坐標(x0，y0)滿足小時，才干作線性改換。若(x0，y0)不是滿足小，會帶來線性差錯，這時需以求得的圓心坐標(x0，y0)為新坐標的原點，對丈量數(shù)據(jù)點進行坐標平移后在進行最小二乘擬合，直到求得坐標(x0，y0)為滿足小。本丈量體系的擬合圓心坐標(x0，y0)滿足小，所以丈量坐標不必進行坐標改換。[br]3．2．2 差錯處置[br] 體系的丈量差錯首要包羅溫度改變導致的丈量設(shè)備變形差錯，傳感器精度差錯，傳感器設(shè)備差錯等，因為丈量環(huán)境可以進行恒溫操控和所選傳感器為高精度傳感器，所以上述前兩項差錯可以忽略不計，但傳感器的設(shè)備差錯應(yīng)該予以消除。傳感器的設(shè)備差錯可分3個方面：[br] (1)坐標系原點偏疼差錯，即設(shè)備位移傳感器的正交軸線的交點和被測件的中間有一點差錯。[br] (2)位移傳感器設(shè)備軸線非正交導致的坐標方位差錯。[br] (3)位移傳感器設(shè)備軸線非正交和抱負坐標系原點偏疼差錯在丈量時所帶來的差錯。[br] 由上述擬合辦法，經(jīng)所編寫的軟件進行實時數(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]
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[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)，可疾速地查驗其產(chǎn)物能否契合出廠精度需求，具有很強的實用性，該體系可在產(chǎn)物的深孔參數(shù)檢測領(lǐng)域內(nèi)進行推行。[/p]