專利名稱：氣缸套變形光電測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種氣缸套變形光電測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
氣缸套變形測(cè)量是內(nèi)燃機(jī)缸體剛度評(píng)價(jià)的關(guān)鍵技術(shù)工作，其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度與評(píng)價(jià)結(jié)果將關(guān)系到內(nèi)燃機(jī)整機(jī)性能的最終保證。目前，氣缸套變形的測(cè)試方法較多，如接觸式測(cè)量法、非接觸電容測(cè)量法、光學(xué)掃描法、聲相延遲法，應(yīng)變片測(cè)量法等。各種測(cè)量方法各有特點(diǎn)與不足，就國(guó)內(nèi)產(chǎn)品而言技術(shù)成熟度不高，測(cè)量過(guò)程復(fù)雜，不易市場(chǎng)推廣與應(yīng)用。而國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格昂貴，維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用高，一般企業(yè)利用率低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重、投資回報(bào)周期長(zhǎng)等問(wèn)題。因此，大多數(shù)企業(yè)常用的測(cè)量方法仍然是內(nèi)徑千分尺測(cè)量，該方法需人工全過(guò)程操作，數(shù)據(jù)人為讀取與記錄。內(nèi)徑千分尺測(cè)量方法一般只對(duì)氣缸套上中下三個(gè)截面的縱橫垂直兩個(gè)方向進(jìn)行測(cè)量。優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量工作經(jīng)濟(jì)、操作靈活方便，數(shù)據(jù)分析簡(jiǎn)單，結(jié)果判斷快捷等。但是，該方法由于測(cè)量過(guò)程由檢驗(yàn)員手工操作，測(cè)量數(shù)據(jù)讀取與記錄方法落后，其測(cè)量數(shù)據(jù)人為因素嚴(yán)重，隨機(jī)性大，準(zhǔn)確性低。氣缸套同一截面變形測(cè)量?jī)纱芜M(jìn)行，反映同一截面的變形數(shù)據(jù)一致性差，變形狀態(tài)存在不確定性。整個(gè)測(cè)量過(guò)程的測(cè)量數(shù)據(jù)稀少，單一，不能客觀反映氣缸套的整體變形狀態(tài)，不能科學(xué)評(píng)價(jià)其變形的內(nèi)在規(guī)律。因此，內(nèi)徑千分尺測(cè)量氣缸套變形方法只能在裝配間或維修廠等裝配工藝當(dāng)中簡(jiǎn)單應(yīng)用，不適合作為內(nèi)燃機(jī)研發(fā)氣缸套技術(shù)評(píng)價(jià)的手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種氣缸套變形光電測(cè)試系統(tǒng)，該測(cè)試 系統(tǒng)體積小，重量輕，測(cè)量準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存方便、結(jié)果分析到位、便于技術(shù)積累和數(shù)據(jù)庫(kù)
的構(gòu)建，能夠直觀反映氣缸套的整體變形狀態(tài)，為內(nèi)燃機(jī)整機(jī)性能的評(píng)價(jià)提供技術(shù)參數(shù)。本發(fā)明的技術(shù)方案:一種氣缸套變形光電測(cè)試系統(tǒng)，它包括運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)米集子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)測(cè)試控制與數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)，其特征是運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)分別與計(jì)算機(jī)測(cè)試控制與數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)連接；所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由機(jī)構(gòu)定位夾緊裝置、軸向引導(dǎo)塊、軸向鎖緊裝置、直線推桿、步進(jìn)電機(jī)、傳感器支架、激光傳感器組成，機(jī)構(gòu)定位夾緊裝置可以固定該機(jī)構(gòu)于被測(cè)缸套內(nèi)壁上，軸向引導(dǎo)塊與機(jī)構(gòu)定位夾緊裝置連接，軸向鎖緊裝置設(shè)置在軸向引導(dǎo)塊上，直線推桿穿過(guò)軸向引導(dǎo)塊的導(dǎo)向孔，直線推桿的一端與步進(jìn)電機(jī)連接，傳感器支架、激光傳感器與步進(jìn)電機(jī)連接；所述的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集卡、傳感器處理電路和激光位移傳感器，數(shù)據(jù)采集卡、激光位移傳感器分別與傳感器處理電路連接；所述的計(jì)算機(jī)測(cè)試控制與數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集控制模塊和數(shù)據(jù)處理分析模塊，所述的運(yùn)動(dòng)控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)設(shè)置、旋轉(zhuǎn)控制、狀態(tài)顯示、以及電機(jī)啟動(dòng)與停止，達(dá)到對(duì)氣缸套圓周方向上的間歇式定位與轉(zhuǎn)換；所述的數(shù)據(jù)采集控制模塊實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集、校正檢測(cè)，并進(jìn)行采集模式設(shè)置與技術(shù)數(shù)據(jù)保存；數(shù)據(jù)處理分析模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、變形分析和圖形2D/3D顯示。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
1、該系統(tǒng)體積小、重量輕、移動(dòng)靈活；配置筆記本電腦控制系統(tǒng)易于便攜式操作，適于工廠、裝配車(chē)間、研發(fā)部門(mén)等現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。2、采用非接觸光電測(cè)試技術(shù)的光學(xué)原理進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試光斑直徑小(0.2
0.5mm)，探測(cè)空間大，精度高，不受氣缸套表面形狀影響，測(cè)量更可靠。3、該變形測(cè)量系統(tǒng)是以測(cè)量缸套極徑為目的，單截面間歇式360度連續(xù)測(cè)量，間隔角度人為定義，計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)測(cè)量。測(cè)量截面一致性強(qiáng)，測(cè)量數(shù)據(jù)全面，在極坐標(biāo)的曲線描述下，能夠準(zhǔn)確反映其實(shí)際變形狀況。4、整體測(cè)量可以通過(guò)對(duì)測(cè)試探頭進(jìn)行軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)截面定位與轉(zhuǎn)換，保證測(cè)試系統(tǒng)在一次裝夾下的氣缸套三維變形測(cè)量，避免了裝夾累積誤差，保證了各截面測(cè)量數(shù)據(jù)的整體一致性，氣缸套三維變形狀態(tài)客觀程度高。5、氣缸套變形測(cè)量的極徑數(shù)據(jù)，在極坐標(biāo)空間下，通過(guò)傅里葉變換與各階次系數(shù)的提取，實(shí)現(xiàn)氣缸套變形的細(xì)節(jié)描述。結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)成熟機(jī)型的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而具備了缸套變形數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)功能。6、變形測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)通過(guò)應(yīng)用相關(guān)可視化技術(shù)具備氣缸套任意橫截面封閉曲線二維描述、三維變形實(shí)體狀態(tài)展示、內(nèi)孔表面軸向輪廓直線度分析等功能。7、氣缸套變形測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、結(jié)果分析、技術(shù)評(píng)價(jià)等功能基于計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)與自主開(kāi)發(fā)的專用軟件而高度集成。其測(cè)量準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存方便、結(jié)果分析到位、便于技術(shù)積累和數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框 圖2是本發(fā)明中運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明中數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框 圖4是本發(fā)明中計(jì)算機(jī)測(cè)試控制與數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式一種氣缸套變形光電測(cè)試系統(tǒng)，如圖1所示，它包括運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)測(cè)試控制與數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)，其特征是運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)分別與計(jì)算機(jī)測(cè)試控制與數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)連接；如圖2所示，所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由機(jī)構(gòu)定位夾緊裝置1、軸向引導(dǎo)塊2、軸向鎖緊裝置3、直線推桿4、步進(jìn)電機(jī)5、傳感器支架6、激光傳感器7組成，機(jī)構(gòu)定位夾緊裝置I可以固定該機(jī)構(gòu)于被測(cè)缸套內(nèi)壁上，軸向引導(dǎo)塊2與機(jī)構(gòu)定位夾緊裝置I連接，軸向鎖緊裝置3設(shè)置在軸向引導(dǎo)塊2上，直線推桿4穿過(guò)軸向引導(dǎo)塊2的導(dǎo)向孔，直線推桿4的一端與步進(jìn)電機(jī)5連接，傳感器支架6、激光傳感器7與步進(jìn)電機(jī)5連接；如圖3所示，所述的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集卡、傳感器處理電路和激光位移傳感器，數(shù)據(jù)采集卡、激光位移傳感器分別與傳感器處理電路連接，在系統(tǒng)軟件控制下實(shí)現(xiàn)缸套截面距離信息的采集，通過(guò)數(shù)據(jù)校正及檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)截面幾何參數(shù)的測(cè)量；如圖4所示，所述的計(jì)算機(jī)測(cè)試控制與數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集控制模塊和數(shù)據(jù)處理分析模塊，所述的運(yùn)動(dòng)控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)設(shè)置、旋轉(zhuǎn)控制、狀態(tài)顯示、以及電機(jī)啟動(dòng)與停止，達(dá)到對(duì)氣缸套圓周方向上的間歇式定位與轉(zhuǎn)換；所述的數(shù)據(jù)采集控制模塊實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集、校正檢測(cè)，并進(jìn)行采集模式設(shè)置與技術(shù)數(shù)據(jù)保存；數(shù)據(jù)處理分析模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、變形分析和圖形2D/3D顯示。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中由于電子部件性能的穩(wěn)定性、機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置穩(wěn)定性以及環(huán)境帶來(lái)的噪聲影響，會(huì)使傳感器采集回來(lái)的數(shù)據(jù)存在奇異點(diǎn)，數(shù)據(jù)預(yù)處理可以有效地剔除奇異點(diǎn)，保證傳感器獲取數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性及測(cè)量精度。數(shù)據(jù)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)只是缸套截面的極徑數(shù)據(jù)，無(wú)法體現(xiàn)缸套變形的量化描述，而變形分析正是利用傅立葉描述子提取缸套變形的傅立葉系數(shù)，實(shí)現(xiàn)氣缸套整體變形特性的量化處理與描述。圖形顯示主要是利用OpenGL三維可視化技術(shù)對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維陣可視化處理顯示，以便從直觀上反映氣缸套的整體變形狀況。
權(quán)利要求
1.一種氣缸套變形光電測(cè)試系統(tǒng)，它包括運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)測(cè)試控制與數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)，其特征是運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)分別與計(jì)算機(jī)測(cè)試控制與數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)連接；所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由機(jī)構(gòu)定位夾緊裝置(I)、軸向引導(dǎo)塊(2)、軸向鎖緊裝置(3)、直線推桿(4)、步進(jìn)電機(jī)(5)、傳感器支架(6)、激光傳感器(7)組成，機(jī)構(gòu)定位夾緊裝置(I)可以固定該機(jī)構(gòu)于被測(cè)缸套內(nèi)壁上，軸向引導(dǎo)塊(2)與機(jī)構(gòu)定位夾緊裝置(I)連接，軸向鎖緊裝置(3)設(shè)置在軸向引導(dǎo)塊(2)上，直線推桿(4)穿過(guò)軸向引導(dǎo)塊(2)的導(dǎo)向孔，直線推桿(4)的一端與步進(jìn)電機(jī)(5)連接，傳感器支架(6)、激光傳感器(7)與步進(jìn)電機(jī)(5)連接；所述的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集卡、傳感器處理電路和激光位移傳感器，數(shù)據(jù)采集卡、激光位移傳感器分別與傳感器處理電路連接；所述的計(jì)算機(jī)測(cè)試控制與數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集控制模塊和數(shù)據(jù)處理分析模塊，所述的運(yùn)動(dòng)控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)設(shè)置、旋轉(zhuǎn)控制、狀態(tài)顯示、以及電機(jī)啟動(dòng)與停止，達(dá)到對(duì)氣缸套圓周方向上的間歇式定位與轉(zhuǎn)換；所述的數(shù)據(jù)采集控制模塊實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集、校正檢測(cè)，并進(jìn)行采集模式設(shè)置與技術(shù)數(shù)據(jù)保存；數(shù)據(jù)處理分析模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、變形分析和圖形2D/3D顯示。
全文摘要
本發(fā)明涉及氣缸套變形光電測(cè)試系統(tǒng)，它包括運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)測(cè)試控制與數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)分別與計(jì)算機(jī)測(cè)試控制與數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)連接。該測(cè)試系統(tǒng)體積小，重量輕，測(cè)量準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存方便、結(jié)果分析到位，便于技術(shù)積累和數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建，能夠直觀反映氣缸套的整體變形狀態(tài)，為內(nèi)燃機(jī)整機(jī)性能的評(píng)價(jià)提高技術(shù)參數(shù)。
文檔編號(hào)G01B11/16GK103090810SQ20111033645
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者王根全, 狄建兵, 姚亮宇, 靳永標(biāo), 辛花, 蘭銀在 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)第七0研究所