液压油缸内壁参数测量数据采集处理系统

2012-08-27 15:14:18来源: 电子科技
    液压传动在车辆、起重运输机械、工程机械、矿山设备及其他机械中具有广泛的应用。油缸作为液压传动中不可或缺的组成部分,其内径各参数的精度,将直接对传动系统的性能产生影响。
    对类似于油缸内壁的孔径测量方法,一般分为直接测量法和间接测量法。直接测量法是利用两点或三点定位,直接测量出孔径的方法。其常用测量工具包括内径干分尺、万能测长仪、卧式测长仪等,通用长度测量工具和内径测微仪、柔性坐标测量机等专用的孔径测量工具,但此类测量方法效率低、误差大,且不易用于深孔径和高精度产品的在线测量。间接测量法是利用三点定一圆原理,测出被测孔圆周上任意三点的坐标值,然后根据相关算法,求出圆心坐标,再换算出孔径尺寸和其他参数。此类方法效率高、误差小,可用于在线检测,本检测系统采用的就是间接测量法。

1 测量系统概述
    测量系统的设计思想是,将4个高精度位移传感器安装在所设计的传感器夹具上,并将其放入被测油缸的内部,在气浮导轨的牵引下,平稳通过被测量油缸。将所获得的位移传感器的信号变化量,传送至上位机,应用间接测量方法的原理,将所测得数据转化为坐标变化量,通过最小二乘拟合数据,根据相关的数据处理运算,进而获得油缸内壁所需的多项参数。

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    本检测系统主要由硬件与软件两部分组成。其中,硬件部分主要由4个高精度位移传感器、4通道电感箱、数据采集卡、气浮导轨及上位机组成,系统的整体结构框图如图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连接至数据采集卡的模拟量输入通道口,数据采集卡内部的A/D功能模块对信号进行模数转换,转换后的数字信号通过PCI总线接口传输至上位机,进行相关的数据处理。与此同时,上位机通过PCI总线向数据采集卡内部传送各种气浮导轨的控制信号,进而控制气浮导轨的运动,这样就实现了上位机对现场4个位移传感器信号的采集和气浮导轨控制信号的传输。软件部分主要是基于VB 6.0的上位机数据采集和处理软件的开发设计。

2 硬件部分简介
    检测系统主要目的是检测油缸内壁的圆柱度、直线度和直径等参数,因该检测系统测量精度要求范围是(-15μm,+15μm),且为动态测量,所以所选传感器必须是精度高、响应速度快的位移传感器。根据以上要求,系统选用瑞士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,将位移变化转化为电信号,测量范围是±0.5mm,轴向行程1.25mm,灵敏度是73.75±0.5mV(V/mm),是线性误差<0.2%,重复度<0.2μm。
    由于所选的传感器的供电电源要是13 kHz的5 V交流电压源,为保证传感器输出信号的高稳定性和传输的便捷性,为其配备了通道电感箱。
    因在检测过程中,需要接受大量的传感器信号传入上位机进行实时处理和分析,这就需要高速且大容量的数据采集装置,系统采用研华公司的PCI-1711高速数据采集卡,为用户提供了所需的测量和控制功能,可提供16通道单端A/D输入,12 bit A/D转换,采样率最高可达100 kHz,每个输入通道的增益可单独编程,用户可根据每个通道不同的输入电压类型来选择不同的增益系数,进行相应的输入范围设定,卡上1 kB采样FIFO缓冲器,可编程计数器/定时器,自动通道/增益扫描。

3 软件设计
3.1 数据采集
    由PCI-1711进行数据采集的编程方式可分为3种:软件触发方式、中断方式和DMA方式。软件方式就是软件命令触发数据转换,该方式编程相对简单,但采集数据速度较慢,多用于低速数据采集;中断传输方式比软件传输方式采样速度高,模拟量输入中断传输方式有两种:一种方式是每一次转换产生一个中断;另一种方式是把转换数据保存在FIFO中。根据硬件的不同,当FIFO半满或全满时产生一个中断,设备驱动接收到中断后会发送不同的事件告知用户当前采样状态;DMA方式是三者中数据传输最快的,数据在没有CPU介入的情况下直接在设备和内存间传输,设备驱动会探测数据转换状态,并发送合适的事件通知用户。系统在软件程序中调用动态链接库,采用DMA方式下的FIFO功能进行信号数据的传输。本系统数据采集是用的第3种方式——DMA方式,结合Visual Basic6.0开发平台,数据采集流程如图2所示。

c.JPG

[1] [2]

关键字:液压油缸  最小二乘法  数据采集  PCI-1711

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0827/article_5778.html
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