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        氣門桿端面跳動測量儀軟件系統(tǒng)設(shè)計

        2017-07-24 15:45:32司姍姍祁正興陸小龍
        電子設(shè)計工程 2017年10期
        關(guān)鍵詞:測量儀氣門跳動

        司姍姍,祁正興,陸小龍

        (四川大學(xué) 制造科學(xué)與工程學(xué)院,四川 成都 610065)

        氣門桿端面跳動測量儀軟件系統(tǒng)設(shè)計

        司姍姍,祁正興,陸小龍

        (四川大學(xué) 制造科學(xué)與工程學(xué)院,四川 成都 610065)

        氣門作為發(fā)動機的關(guān)鍵零部件,對其尺寸公差和形位公差要求較高。針對傳統(tǒng)手工檢測方法存在檢測效率低、精度不高的缺點,本文提出由工業(yè)控制計算機(IPC)和Mahr C1208電感測微儀構(gòu)成的主從式氣門桿端面跳動誤差測量系統(tǒng)。Mahr C1208電感測微儀負(fù)責(zé)完成氣門桿端面跳動誤差測量;IPC負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理以及報表生成;采用圖形化編程語言LabVIEW完成上位機控制軟件設(shè)計。實驗結(jié)果表明該系統(tǒng)的操作簡單、效率高、擴(kuò)展性好。

        氣門檢測;桿端面;跳動誤差;軟件設(shè)計

        氣門是發(fā)動機的一個重要組成部分,專門負(fù)責(zé)向發(fā)動機內(nèi)輸入燃料同時排出廢氣[1],其加工精度直接影響著發(fā)動機的性能。針對氣門參數(shù)的檢測,傳統(tǒng)測量方法[2]是將被測零件固定在 V形塊上,使百分表測量頭與被測端面接觸,轉(zhuǎn)動工件并讀取百分表最大讀數(shù)與最小讀數(shù)的差值,作為該直徑處的端面圓跳動誤差[3-4],該方法會引入讀數(shù)誤差。自動化測量方法是利用數(shù)據(jù)采集儀連接百分表實現(xiàn)桿端面跳動誤差的測量[5]。目前國內(nèi)大多數(shù)氣門生產(chǎn)企業(yè),主要依靠手工檢測完成氣門桿端面跳動的測量自動化程度不高[6-8],亟需研制一款自動化程度高的氣門桿端面跳動測量儀。文中基于LabVIEW設(shè)計了可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動接收、分析與處理,以圖表形式輸出數(shù)據(jù),結(jié)束后自動生成測量報表的氣門桿端面跳動測量儀軟件部分。

        1 儀器設(shè)計方案

        為了對氣門桿端面的跳動誤差參數(shù)進(jìn)行測量,選用機械式測量方法對氣門端面圓跳動公差帶進(jìn)行檢測。測試系統(tǒng)硬件主要是由氣門固定加緊裝置和驅(qū)動裝置和測量及數(shù)據(jù)處理裝置組成,所述的氣門固定夾緊裝置主要由安裝在底座上的支撐氣門水平放置的精密V形架,手柄等組成,驅(qū)動裝置由2軸步進(jìn)電機,同步帶,測量裝置由萬向磁力表架和電感測微儀(Maghr C1208)組成,并在工控機上實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理及UI交互等,系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 1所示,其機械裝置設(shè)計簡圖如圖2所示。

        圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

        圖2 機械裝置圖

        測量前,放置好氣門后壓下手柄,并將電感測微儀測頭與端面接觸。同步帶由電機驅(qū)動并帶動軸承轉(zhuǎn)動,工件隨軸承轉(zhuǎn)動。測量時,測量數(shù)據(jù)可實時通過串口傳輸至工控機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。測量結(jié)束時,移開傳感器,抬高手柄,取下氣門。

        2 軟件系統(tǒng)設(shè)計

        測量系統(tǒng)的軟件設(shè)計使用LabVIEW軟件進(jìn)行編程[9,10],LabVIEW是一種虛擬程序開發(fā)軟件,類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境,但不同于其他計算機語言中基于文本的語言產(chǎn)生代碼,LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序,即在圖形框架內(nèi)編程。為了后續(xù)更新、維護(hù)與拓展,在設(shè)計過程中采用模塊化思想,整個系統(tǒng)由數(shù)據(jù)通信模塊,數(shù)據(jù)處理模塊組成,其中數(shù)據(jù)處理模塊又包括數(shù)據(jù)存儲模塊,跳動誤差處理模塊,報表生成模塊等,系統(tǒng)軟件設(shè)計的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

        圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)圖

        其中通信模塊主要利用串口通信協(xié)議,數(shù)據(jù)接收端口(COM)通過RS-232接口線實現(xiàn)與電感傳感器間的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)處理模塊中,數(shù)據(jù)存儲模塊將數(shù)據(jù)以表格的形式存儲起來方便直接使用。由于粗大誤差會對測量結(jié)果產(chǎn)生明顯的歪曲,在跳動誤差處理模塊中排除了數(shù)據(jù)中的粗大誤差[11],對數(shù)據(jù)的格式和誤差作進(jìn)一步的處理后輸出直角坐標(biāo)圖和極坐標(biāo)圖。報表生成模塊是將測量結(jié)果生成報表[12],以便保存報表至文件,也可以通過編程把報表發(fā)送到本地或網(wǎng)絡(luò)上的打印機,便于后續(xù)的使用。方案設(shè)計流程圖如圖4所示。

        圖4 軟件設(shè)計流程圖

        3 實驗驗證

        該測試系統(tǒng)用于氣門桿端面跳動測量儀中,可實現(xiàn)跳動公差設(shè)置、測量結(jié)果的顯示和打印。在進(jìn)行測試時,首先將手柄按下并將接觸式傳感器與端面接觸。將數(shù)據(jù)接收端口(COM)通過RS-232接口線實現(xiàn)與電感測微儀之間的實時傳輸[13],端口接收到的數(shù)據(jù)可在接收區(qū)顯示。另外,設(shè)置布爾“停止”控件可控制測量進(jìn)程。同時顯示數(shù)據(jù)處理前與處理后的數(shù)據(jù)數(shù)組方便數(shù)據(jù)的比對,并且軟件系統(tǒng)中同時設(shè)置了直角坐標(biāo)[14]和極坐標(biāo)兩種顯示方式。在測試平臺上對該軟件進(jìn)行了實驗驗證[15],該測試系統(tǒng)完全可以滿足對氣門桿端面跳動的測量與人機交互的要求。

        4 結(jié) 論

        實驗結(jié)果表明,該軟件測量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)測量數(shù)據(jù)的自動接收、處理等功能,并且使用者可通過UI界面讀取測量結(jié)果。在測量結(jié)束后單擊“停止”按鈕,用戶可在自動彈出的報表存儲選項板中選擇本次測量報表的存儲位置,以便后續(xù)的報表打印等。本軟件系統(tǒng)采用模塊化編程,為儀器后續(xù)的功能擴(kuò)展奠定了基礎(chǔ)。綜上,該系統(tǒng)具有操作簡單、效率高、擴(kuò)展性好的特點。

        圖5 LabVIEW用戶測試界面

        [1]喬梅波,都利勇,王忠財.發(fā)動機氣門與氣門座氣密性檢測[J].內(nèi)燃機與動力裝置,2009(2):52-54.

        [2]董兵,楊雷,曲文強.氣門盤錐面跳動、桿端面跳動和桿部圓度自動測量裝置[P].201010565599.5. 2011年06月15日.

        [3]何炯.小工件高精度端面圓跳動的測量 [J].林業(yè)機械與木工設(shè)備,1989(5):37-39.

        [4]王喜宏.對端面圓跳動公差表示方法之探討[J].木工機床,1992(2):2.

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        [6]夏水華,王曉青,徐慶華,等.高精度跳動誤差檢測儀的設(shè)計[J].工具技術(shù),2003,37(6):48-51.

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        Design of software system based on LabVIEW for valve stem run-out measuring instrument

        SI Shan-shan,QI Zheng-xing,LU Xiao-long
        (College of Manufacturing Science and Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,China)

        The dimensional tolerance and geometric tolerance of valve,which is the key component of the engine,are of great importance.Since the traditional manual detection method is inefficient and the accuracy of which is low,the master-slave valve stem run-out error measurement system,consists of IPC and inductive sensor (Mahr C1208),is designed in this paper.Inductance sensor is responsible to the investigation of the stem run-out error,while IPC accomplishes the setting of parameters,data processing and reports output.Besides, the PC control software is designed by LabVIEW (NI Corporation,USA),a graphical programming language.The result of experiments on the test platform show that this software is easy to operate,effective and extensible.

        valve detection;stem end;run-out error;software design

        TN98

        A

        1674-6236(2017)10-0084-03

        2016-04-06稿件編號:201604050

        司姍姍(1993—),女,山東菏澤人,碩士研究生。研究方向:精密儀器及機械。

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