液压油缸内壁参数测量数据采集处理系统
[p] 液压传动在车辆、起重运送机械、工程机械、矿山设备及其他机械中具有广泛的使用。油缸作为液压传动中不可或缺的组成有些，其内径各参数的精度，将直接对传动体系的功用发生影响。[br] 对类似于油缸内壁的孔径丈量办法，通常分为直接丈量法和直接丈量法。直接丈量法是使用两点或三点定位，直接丈量出孔径的办法。其常用丈量东西包罗内径干分尺、全能测长仪、卧式测长仪等，通用长度丈量东西和内径测微仪、柔性坐标丈量机等专用的孔径丈量东西，但此类丈量办法功率低、差错大，且不易用于深孔径和高精度产物的在线丈量。直接丈量法是使用三点定一圆原理，测出被测孔圆周上恣意三点的坐标值，然后依据关联算法，求出圆心坐标，再换算出孔径尺度和其他参数。此类办法功率高、差错小，可用于在线检测，本检测体系选用的就是直接丈量法。[/p]
[p]1 丈量体系概述[br] 丈量体系的描绘思维是，将4个高精度位移传感器设备在所描绘的传感器夹具上，并将其放入被测油缸的内部，在气浮导轨的牵引下，平稳经过被丈量油缸。将所取得的位移传感器的信号改变量，传送至上位机，使用直接丈量办法的原理，将所测得数据转化为坐标改变量，经过最小二乘拟合数据，依据关联的数据处置运算，进而取得油缸内壁所需的多项参数。[/p]
[p][br] 本检测体系首要由硬件与软件两有些组成。其间，硬件有些首要由4个高精度位移传感器、4通道电感箱、数据收集卡、气浮导轨及上位机组成，体系的全体布局框图如图1所示。电感位移传感器一端接至4通道电感箱，然后将其4路电压信号的输出端衔接至数据收集卡的模拟量输入通道口，数据收集卡内部的A／D功用模块对信号进行模数改换，改换后的数字信号经过PCI总线接口传输至上位机，进行关联的数据处置。与此同时，上位机经过PCI总线向数据收集卡内部传送各种气浮导轨的操控信号，进而操控气浮导轨的运动，这样就完成了上位机对现场4个位移传感器信号的收集和气浮导轨操控信号的传输。软件有些首要是依据VB 6．0的上位机数据收集和处置软件的开发描绘。[/p]
[p]2 硬件有些简介[br] 检测体系首要意图是检测油缸内壁的圆柱度、直线度和直径等参数，因该检测体系丈量精度需求规模是(-15μm，+15μm)，且为动态丈量，所以所选传感器有必要是精度高、呼应速度快的位移传感器。依据以上需求，体系选用瑞士TESA公司的电感位移传感器，也称电感测头，其为半桥型传感器，将位移改变转化为电信号，丈量规模是±0．5mm，轴向行程1．25mm，灵敏度是73．75±0．5mV(V／mm)，是线性差错<0．2％，重复度<0．2μm。[br] 因为所选的传感器的供电电源要是13 kHz的5 V沟通电压源，为包管传感器输出信号的高稳定性和传输的快捷性，为其装备了通道电感箱。[br] 因在检测进程中，需求承受很多的传感器信号传入上位机进行实时处置和剖析，这就需求高速且大容量的数据收集设备，体系选用研华公司的PCI-1711高速数据收集卡，为用户供给了所需的丈量和操控功用，可供给16通道单端A／D输入，12 bit A／D改换，采样率最高可达100 kHz，每个输入通道的增益可独自编程，用户可依据每个通道不一样的输入电压类型来挑选不一样的增益系数，进行相应的输入规模设定，卡上1 kB采样FIFO缓冲器，可编程计数器／定时器，主动通道／增益扫描。[/p]
[p]3 软件描绘[br]3．1 数据收集[br] 由PCI-1711进行数据收集的编程办法可分为3种：软件触发办法、中止办法和DMA办法。软件办法就是软件指令触发数据改换，该办法编程相对简略，但收集数据速度较慢，多用于低速数据收集；中止传输办法比软件传输办法采样速度高，模拟量输入中止传输办法有两种：一种办法是每一次改换发生一个中止；另一种办法是把改换数据保存在FIFO中。依据硬件的不一样，当FIFO半满或全满时发生一个中止，设备驱动接收到中止后会发送不一样的事情奉告用户当时采样状况；DMA办法是三者中数据传输最快的，数据在没有CPU介入的状况下直接在设备和内存间传输，设备驱动会勘探数据改换状况，并发送适宜的事情告诉用户。体系在软件顺序中调用动态链接库，选用DMA办法下的FIFO功用进行信号数据的传输。本体系数据收集是用的第3种办法——DMA办法，联系Visual Basic6．0开发平台，[/p]
[p]3．2 数据处置[br] 用4个电感位移传感器丈量油缸内壁的参数，其底子原理是经过把丈量截面的4个传感器所测得的位移改变量，转化为其地点坐标平面内的坐标值，然后经过这4个坐标值，使用最小二乘拟合，拟合出此油缸被丈量截面的实践圆心方位坐标和油缸直径。该丈量进程的要害点在于将电感位移传感器所丈量的改变改换成对应的坐标值的改变。在抱负的状况下，夹具上所设备传感器的轴线正交，轴线的交点和规范环规的中间重合，以此相交轴线为坐标轴、相交点为原点树立直角坐标系，那这4个位移传感器所测得转化的坐标则分别为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，(x4，y4)。[br]3．2．1 最小二乘拟合原理[br] 假定所丈量截面为XY，4个位移传感器所丈量转化后的方位坐标分别为P1(x1，y1)，P2(x2，y2)，P3(x3，y3)，P4(x4，y4)此4点均在所拟合的圆上，抱负圆方程为[/p]
[p] 只有当圆心坐标(x0，y0)满足小时，才干作线性改换。若(x0，y0)不是满足小，会带来线性差错，这时需以求得的圆心坐标(x0，y0)为新坐标的原点，对丈量数据点进行坐标平移后在进行最小二乘拟合，直到求得坐标(x0，y0)为满足小。本丈量体系的拟合圆心坐标(x0，y0)满足小，所以丈量坐标不必进行坐标改换。[br]3．2．2 差错处置[br] 体系的丈量差错首要包罗温度改变导致的丈量设备变形差错，传感器精度差错，传感器设备差错等，因为丈量环境可以进行恒温操控和所选传感器为高精度传感器，所以上述前两项差错可以忽略不计，但传感器的设备差错应该予以消除。传感器的设备差错可分3个方面：[br] (1)坐标系原点偏疼差错，即设备位移传感器的正交轴线的交点和被测件的中间有一点差错。[br] (2)位移传感器设备轴线非正交导致的坐标方位差错。[br] (3)位移传感器设备轴线非正交和抱负坐标系原点偏疼差错在丈量时所带来的差错。[br] 由上述拟合办法，经所编写的软件进行实时数据处置，即可疾速地得到油缸的直线度、圆柱度和油缸半径。图3为丈量体系的软件界面。[/p]
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[p]4 结束语[br] 引见了的液压油缸内径参数检测的数据收集处置体系，丈量精度高、功率高，可用于在线检测的环境中，经过丈量出液压油缸内壁的直径、直线度、圆柱度等参数，可疾速地查验其产物能否契合出厂精度需求，具有很强的实用性，该体系可在产物的深孔参数检测领域内进行推行。[/p]