基于網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)的機(jī)械金屬零件軸度測(cè)量系統(tǒng)研究

鄭曉輝

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福建 福州 350000）

傳統(tǒng)機(jī)械金屬零件軸度的測(cè)量方法包括極坐標(biāo)測(cè)量法、求距測(cè)量法以及應(yīng)用系統(tǒng)功能的測(cè)量方法。其中被工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)運(yùn)用最廣泛的是求距測(cè)量法，但這種測(cè)量方法存在誤差率較高、測(cè)量人員工作量大等問(wèn)題，在電氣領(lǐng)域當(dāng)中，數(shù)據(jù)的傳輸逐漸被無(wú)線輸出方式所替代。尤其是最近幾年出現(xiàn)了低能耗、抗干擾能力強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)出現(xiàn)，使得工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換為了無(wú)線輸出的形式，大大提升了工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的工作效率。

對(duì)此，本文設(shè)計(jì)一種基于網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)的機(jī)械金屬零件軸度測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件軸度的精準(zhǔn)測(cè)量的同時(shí)，保證數(shù)據(jù)得到更加有效的傳輸。

1 基于網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)的機(jī)械金屬零件軸度測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1.1 基于網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)的機(jī)械金屬零件邊緣數(shù)據(jù)提取

基于網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)的機(jī)械金屬零件邊緣數(shù)據(jù)提取是指通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)的硬件部分，提取出零件映射的光斑坐標(biāo)，通過(guò)計(jì)算出工作臺(tái)上零件各個(gè)維度的邊緣數(shù)據(jù)，以及后續(xù)通過(guò)系統(tǒng)對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行調(diào)整后，工作臺(tái)上零件平移和旋轉(zhuǎn)的信息，通過(guò)被測(cè)量的機(jī)械金屬零件的橫截面面積，建立對(duì)應(yīng)的軸度測(cè)量基準(zhǔn)線。基準(zhǔn)線的計(jì)算公式為：

公式（1）中，a表示為映射光束中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)；b表示為映射光束中心點(diǎn)的縱坐標(biāo)；an表示為近端光束映射中心的橫坐標(biāo)；bn表示為近端光束映射中心的橫坐標(biāo)；am表示為遠(yuǎn)端光束映射中心的橫坐標(biāo)；bm表示為遠(yuǎn)端光束映射中心的縱坐標(biāo)；z表示為映射光線中心點(diǎn)的空間坐標(biāo)；d表示為光束端點(diǎn)到工作臺(tái)之間的距離。

系統(tǒng)中傳感器信號(hào)的采集主要是通過(guò)編碼器的程序?qū)崿F(xiàn)的，具體的實(shí)現(xiàn)步驟為：①在本文系統(tǒng)當(dāng)中，首先創(chuàng)建一個(gè)編碼器的測(cè)量任務(wù)；②再創(chuàng)建一個(gè)用于對(duì)機(jī)械金屬零件邊緣軸度數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)通道。通當(dāng)中應(yīng)當(dāng)包含了編碼器的具體編碼形式、信號(hào)的初始狀態(tài)等相關(guān)信息，從而方便后續(xù)對(duì)零件軸度的計(jì)算；③配置相應(yīng)外時(shí)鐘源參數(shù)，例如測(cè)量方式、機(jī)械金屬零件數(shù)量等；④利用上文計(jì)算公式完成對(duì)基準(zhǔn)線的數(shù)據(jù)異步讀?。虎萁?jīng)過(guò)系統(tǒng)連續(xù)不斷地測(cè)量，當(dāng)提取出所有數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)直接停止測(cè)量部分的運(yùn)行，完成對(duì)機(jī)械金屬零件邊緣軸度的提取。

1.2 機(jī)械金屬零件軸度計(jì)算

假設(shè)被測(cè)量的零件輪廓上點(diǎn)的直角坐標(biāo)為（ae，be），其中e=1,2,3，…，x。其中x表示為測(cè)量的點(diǎn)數(shù)。通過(guò)公式（2）計(jì)算出，被測(cè)量零件圓形部分的橫截面半徑長(zhǎng)度。

上述公式（2）和（3）中，g、h、c均為未知的數(shù)值，通過(guò)公式（2）和公式（3）可以進(jìn)行求解，從而得出機(jī)械金屬零件圓形橫截面上的邊緣軸度的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

在測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)直觀直接測(cè)得的數(shù)據(jù)為激光光斑在基準(zhǔn)線坐標(biāo)系上的坐標(biāo)，而基準(zhǔn)線上的中心位置是當(dāng)前被測(cè)零件的圓心位置。因此被測(cè)零件的圓心位置在測(cè)量坐標(biāo)系上的位置可以通過(guò)基準(zhǔn)線的坐標(biāo)獲得。

2 基于網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)的機(jī)械金屬零件軸度測(cè)量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)上述基于網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)的機(jī)械金屬零件軸度測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)為機(jī)械金屬零件軸度測(cè)量奠定基礎(chǔ)，下文將對(duì)該系統(tǒng)硬件中的軸度測(cè)量設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)中的所有硬件設(shè)備中數(shù)據(jù)的傳遞都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)，用于提高系統(tǒng)中測(cè)量數(shù)據(jù)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。為了方便系統(tǒng)測(cè)量，在多功能測(cè)頭前端安裝一個(gè)定向桿，通過(guò)定向桿的調(diào)節(jié)實(shí)心對(duì)機(jī)械金屬零件定向光束的控制。

本文系統(tǒng)在進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中首先需要通過(guò)計(jì)算機(jī)或相關(guān)設(shè)計(jì)對(duì)發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行控制，通過(guò)直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)零件固定結(jié)構(gòu)。當(dāng)零件固定結(jié)構(gòu)接觸到機(jī)械金屬零件時(shí)，直流電機(jī)開(kāi)始進(jìn)行空轉(zhuǎn)，此時(shí)多功能測(cè)頭可以準(zhǔn)確的確定出零件的橫截面中心位置，再通過(guò)本文上述的軟件設(shè)計(jì)部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械金屬零件軸度的測(cè)量。

3 實(shí)驗(yàn)論證分析

（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。選取某零件生產(chǎn)企業(yè)中的機(jī)械金屬零件10個(gè)，分別利用本文測(cè)量系統(tǒng)與傳統(tǒng)測(cè)量方法對(duì)該零件的軸度進(jìn)行測(cè)量，為了驗(yàn)證兩種方法的測(cè)量精度，將兩種方法的測(cè)量結(jié)果與零件實(shí)際的軸度進(jìn)行比較。

（2）實(shí)驗(yàn)論證分析。為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和客觀性，除了兩種測(cè)量方法不同外，其它外界干擾因素均相同的情況下完成對(duì)比實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息以及平均誤差進(jìn)行記錄，如表1所示。

表1 兩種測(cè)量方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

根據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)過(guò)程及表1中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)可以看出，通過(guò)對(duì)10個(gè)不同的機(jī)械金屬零件的軸度進(jìn)行測(cè)量，本文方法的平均誤差明顯低于傳統(tǒng)測(cè)量方法的平均誤差。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械金屬零件軸度測(cè)量方法中存在的誤差大，難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求問(wèn)題，提出一種基于網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)的機(jī)械金屬零件軸度測(cè)量系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了該方法的可行性。