王宏志 吉林工程技術(shù)師范學院

汽車制動主缸補償孔測量技術(shù)研究
——數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)設計研究

王宏志 吉林工程技術(shù)師范學院

為了提高汽車制動主缸補償孔測量系統(tǒng)的測量精度，本文介紹了汽車液壓制動主缸補償孔測量系統(tǒng)的子系統(tǒng)——數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。該子系統(tǒng)操作簡單、方便，可以實現(xiàn)高精度顯微成像儀器的圖像測量，可從視頻捕捉卡上捕捉圖像，快速測量待測工件的尺寸，且能自動標注。

制動主缸 補償孔 測量儀

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，汽車成為陸地上的重要交通工具，而汽車制動器是產(chǎn)生阻礙汽車的運動或運動趨勢的一種裝置，是保證汽車安全可靠運轉(zhuǎn)的重要部件，是影響現(xiàn)代汽車行駛安全的重要制約因素之一。補償孔式液壓制動主缸是汽車行車安全的重要裝置，是汽車制動系中的關鍵部件。國內(nèi)大部分主缸使用壽命不過關，主要原因之一就是補償孔的測量方法跟不上，以致加工生產(chǎn)出來的部分主缸的工藝不過關，質(zhì)量跟不上。

本文研究的汽車液壓制動主缸補償孔測量技術(shù)的計算機數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，通過對硬件系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的軟件進行開發(fā)與改進，實現(xiàn)對制動主缸補償孔的快速檢測和精確的測量。

一、測量系統(tǒng)的基本組成

該系統(tǒng)的硬件主要包括工業(yè)控制機、彩噴打印機、工業(yè)平板顯示器、USP穩(wěn)壓電源、A/D卡和電控柜等。測試系統(tǒng)的軟件主要是在現(xiàn)有的二維圖像測量軟件的基礎上，結(jié)合本測量的實際需要，選用VisualC++6.0的集成開發(fā)環(huán)境編寫而成的。

二、軟件功能概述

在汽車液壓制動主缸補償孔測量系統(tǒng)的研制過程中，控制系統(tǒng)除了設計硬件電路外，軟件設計是本測量系統(tǒng)能否正常工作的重要環(huán)節(jié)。系統(tǒng)軟件是該測量系統(tǒng)的核心，它的正確與否直接影響整個測量系統(tǒng)能否正常運轉(zhuǎn)，軟件的穩(wěn)定性也直接影響了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

本文研究的程序軟件基于Windows操作系統(tǒng)，選用VisualC++6.0的集成開發(fā)環(huán)境，編寫了二維圖像測量軟件，主要包括圖形測量、圖形關系測量、元素構(gòu)造、圖形預置、圖形處理和圖像處理等。

用面向?qū)ο蟮腃++語言進行數(shù)字圖像處理編程，力求程序結(jié)構(gòu)清晰、功能強大、代碼簡潔、可維護性強，以及各功能模塊內(nèi)聚性強而耦合性弱。設計的軟件用于高精度顯微成像儀器的圖像測量，可從視頻捕捉卡上捕捉圖像，快速測量待測工件的尺寸，且自動標注。操作簡單方便，使用者可在短期內(nèi)掌握2D圖像的測量。

（一）系統(tǒng)工作程序

測量系統(tǒng)將依次經(jīng)過系統(tǒng)上電、滾珠絲杠電機復位、窺鏡旋轉(zhuǎn)電機復位、根據(jù)被測件尺寸安裝定位夾具、確定機械限位擋塊位置、打開窺鏡光源和測量輔助光源等程序。

（二）測量軟件的主要操作

從“開始”菜單選擇“程序”，選擇ImageMeasure，即可打開二維圖像測量軟件，軟件主界面采用菜單和按鈕形式完成功能的實現(xiàn)，人機信息交互通過對話框形式完成。

設計軟件的主界面菜單操作如下:點擊“圖像捕捉”按鈕可得到視頻窗口，拖動視頻窗口至界面空白處，再點擊“確定”按鈕即可。

由于本軟件主要用來進行圖像測量，故下面主要介紹圖形測量界面的主要功能。

圖形測量是指在捕捉到的圖像上畫圖形，根據(jù)定標結(jié)果，測量圖形的尺寸。本測量系統(tǒng)主要用來測量補償孔的大小，故在選擇可測量的圖形中主要選擇圓。對選定的圖形，其基本操作包括畫圖、連續(xù)畫圖、修改圖形大小、移動、刪除、標注、預置圖形、構(gòu)造圖形等。

需要測量的是兩個補償孔直徑的大小以及分別距離缸體法蘭面的軸向絕對距離，故窺鏡下移依次捕捉兩個補償孔，在窺鏡捕捉到補償孔的圖像后，要對其進行直徑的測量，同時通過光柵尺計錄軸向距離，即在捕捉到第一個補償孔后，光柵尺清零，隨著窺鏡的繼續(xù)下移，尋找第二個補償孔，此時測量界面上顯示的光柵尺讀數(shù)即為兩補償孔間的距離。由圖可以看出，兩個補償孔的中心線不一定在一條直線上，故在窺鏡不斷下移的過程中，要旋轉(zhuǎn)窺鏡。由于蝸輪蝸桿的傳動，帶動窺鏡做橫向旋轉(zhuǎn)，通過編碼器記錄轉(zhuǎn)過的角度。捕捉到的補償孔的圖像及測量界面會在顯示器上清晰地顯示出來。

（三）測量過程

點擊工具欄上的“三點畫圓”按鈕，在圖像比較清晰的輪廓上依次取3個點，隨即產(chǎn)生的數(shù)值即為內(nèi)切圓的像素值，此值顯示在“圓直徑欄”上，然后依次點擊“補償孔測量”按鈕、“內(nèi)切圓采樣”按鈕、“外接圓采樣”按鈕，便可以得到圖像內(nèi)切圓和外接圓直徑的數(shù)據(jù)，隨即顯示補償孔平均直徑的數(shù)值。

同樣，用“三點畫圓法”測量補償孔倒角圓的像素值，此值顯示在圓直徑欄，點擊“倒角圓采樣”按鈕，可以得到倒角圓半徑的值。

同理，可測得內(nèi)切圓、外接圓和倒角圓的關系，可得圓半徑的差值。

根據(jù)窺鏡視場角大小和窺鏡最大行程來確定窺鏡上移的速度，觀察工件內(nèi)表面，將圖像以*.JPG格式存盤。

測量完成后，點擊“生成測試報告”按鈕，生成測試報告，中英文格式按測量要求，打印出測量報告；再點“退出”按鈕，退出補償孔測量窗口。隨后關閉二維圖像測量軟件窗口，完成一次測量。

三、結(jié)語

汽車液壓制動主缸補償孔的質(zhì)量直接影響汽車的制動性能，進而會影響汽車的行駛安全。為了提高補償孔的加工質(zhì)量，其測量方法是一項關鍵技術(shù)。本文對汽車制動主缸償孔測量的計算機數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)進行重新設計，提高了其測量精度，使操作更為簡單方便。

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注：本文系吉林省教育廳“十二五”科學技術(shù)研究項目的支持（吉教科合字[2014]第424號）的研究成果。