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1直線度誤差的評定方法

兩端點(diǎn)連線法:以測得的誤差曲線首尾兩點(diǎn)的連線作為理想要素，作平行于該連線的兩平行直線將被測要素包容，兩平行直線間的縱坐標(biāo)距離即為直線度誤差。這種方法較簡單，但是精度較低。最小二乘法:以各采樣點(diǎn)偏差值的最小二乘直線為評定基線，求得基線兩側(cè)的最遠(yuǎn)點(diǎn)到基線的縱坐標(biāo)距離，這兩者的絕對值之和為被測件的直線度誤差。由于其理論成熟，算法簡便，在包括直線度誤差在內(nèi)的形位誤差評定中得到了廣泛的應(yīng)用。最小區(qū)域法:其判別準(zhǔn)則是，對于給定平面內(nèi)的直線度誤差，滿足最小包容區(qū)域的兩平行線應(yīng)符合“相間準(zhǔn)則”，即兩平行直線包容被測誤差折線時成“高—低—高”或“低—高—低”相間的三極點(diǎn)接觸，兩包容線間的距離即為符合最小條件的直線度誤差值［2］。此方法精度最高，一般評定結(jié)果小于或等于其它兩種方法。本系統(tǒng)考慮到實(shí)際應(yīng)用的綜合性，內(nèi)置了最小二乘法和最小區(qū)域法兩種評定標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)需要進(jìn)行選擇切換。

2直線度誤差測量軟件設(shè)計(jì)

2.1軟件的功能模塊組成本系統(tǒng)主要由:實(shí)時數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、誤差評定模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及故障檢測模塊組成。各功能模塊分別完成以下主要任務(wù):實(shí)時數(shù)據(jù)采集模塊:主要通過與下位PLC之間約定的協(xié)議，進(jìn)行交互通信，控制PLC執(zhí)行數(shù)據(jù)采集任務(wù)，將不同位置點(diǎn)處采集到的傳感器數(shù)據(jù)讀取到PLC中。在完成1個周期的動作后，發(fā)送指令給PLC，進(jìn)行下一輪的采集。顯示模塊:將采集到的水平面和垂直面數(shù)據(jù)信息，在界面上進(jìn)行顯示，同時顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、進(jìn)度、檢測結(jié)果等信息。參數(shù)設(shè)置模塊:設(shè)置產(chǎn)品信息，如批次、編號、班次、型號等，以及精度要求等參數(shù)。誤差評定模塊:從PLC的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中分別讀取采集到的水平面和垂直面數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)所設(shè)定的評定方法進(jìn)行判斷是否合格。數(shù)據(jù)存儲模塊:將檢測到的合格產(chǎn)品及不合格產(chǎn)品的采集到的數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫中，便于隨時查詢及分析原因，同時對所檢測產(chǎn)品可在今后實(shí)施追溯。故障檢測模塊:與PLC通訊，對PLC中檢測到的設(shè)備故障在軟件系統(tǒng)中進(jìn)行顯示，輔助設(shè)備操作人員快速定位和排除系統(tǒng)故障。

2.2與PLC的通訊VB中提供了可與設(shè)備串口實(shí)現(xiàn)通訊的MSComm控件，從而實(shí)現(xiàn)與PLC的通訊。在VisualBasic所設(shè)計(jì)的工程中，單擊“工程”－“部件”菜單，選擇Mi-crosoftCommControl6.0，將其添加到所創(chuàng)建的工程中。MSComm控件有兩種通信方式，查詢方式和事件驅(qū)動方式。當(dāng)采用事件驅(qū)動方式時，當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)端口或者端口的狀態(tài)發(fā)生改變時，都將觸發(fā)MSComm控件的OnComm事件，這是處理串行端互作用的一種有效方法，可以捕獲和處理這些通信事件，通過查詢CommEvent屬性值，可以獲得關(guān)于通信事件的完整信息。而采用查詢法時，則是查詢MSComm控件的某些屬性，如CommEvent屬性、InBufferCount屬性的值等［3－4］。系統(tǒng)與下位PLC之間的通信連接采用HostLink協(xié)議，在一次交換中傳輸?shù)拿罨驊?yīng)答的數(shù)據(jù)被稱為一幀，一幀最多可包含131個數(shù)據(jù)字符，最后以校驗(yàn)碼及結(jié)束符結(jié)束。數(shù)據(jù)傳送時的流程如圖1所示。命令可參考具體的PLC的編程手冊［5］，其基本格式如下:測量軟件發(fā)給PLC的命令格式:其中:起始符為@;節(jié)點(diǎn)為指定與測量軟件通訊的PLC;命令碼為兩個字節(jié)的命令碼，即指定讀或?qū)?正文為設(shè)置的命令參數(shù);檢驗(yàn)碼為@開始到正文結(jié)束的所有字符的ASCII碼按位異或運(yùn)算的結(jié)果;終止符表示命令的結(jié)束。其中，結(jié)束碼表示命令結(jié)束狀態(tài)，如:00表示正常完成;其余代碼與發(fā)送命令格式意義相同。

2.3軟件的編制系統(tǒng)的開發(fā)使用VisualBasic6.0，并使用Access2007作為數(shù)據(jù)庫存儲采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)及相關(guān)產(chǎn)品信息。系統(tǒng)內(nèi)置了最小二乘法和最小區(qū)域法兩種評定標(biāo)準(zhǔn)，可根據(jù)需要在界面上通過單擊進(jìn)行選擇切換，完成相關(guān)檢測參數(shù)如規(guī)格、型號、班次等信息的設(shè)置后，單擊開始檢測，系統(tǒng)即可讀取檢測數(shù)據(jù)，將讀取到的數(shù)據(jù)采用圖形化顯示，同時，利用內(nèi)置的直線度誤差評定算法，對該零件的直線度誤差進(jìn)行評定，合格數(shù)據(jù)自動記錄到ACCESS數(shù)據(jù)庫中，便于產(chǎn)品的追溯和打印質(zhì)檢報告，若產(chǎn)品不合格，則發(fā)送相應(yīng)的信號給PLC，由PLC控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將不合格產(chǎn)品輸送到指定的位置，進(jìn)行下一步的處理。在開發(fā)過程中，程序采用了模塊化設(shè)計(jì)的思想，將上述各功能模塊的功能在子程序中實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行過程中通過主程序調(diào)用各功能模塊子程序。系統(tǒng)軟件的流程如圖2所示。表1所示為以一長約2.4m導(dǎo)軌為測試對象，測試間隔為200mm，使用本測量程序檢測出直線度誤差，并判斷是否合格。系統(tǒng)實(shí)際執(zhí)行如圖3所示。

3結(jié)語

本課題所開發(fā)的直線度誤差測量軟件，界面友好，可準(zhǔn)確地測量和評定零件的直線度，不但可以作為零件驗(yàn)收是否合格的依據(jù)、并提供質(zhì)檢報表，同時也可以對長期積累的誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出誤差產(chǎn)生的原因，為提高零件加工精度和裝配精度提供可靠的依據(jù)。用普通測量器具進(jìn)行直線度的測量，不但處理復(fù)雜，效率低，而且容易出錯，不易得到精確的結(jié)果。通過本課題開發(fā)的自動測量軟件，給測量工作帶來了極大的便利，配合相應(yīng)的執(zhí)行系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)檢測、分揀系統(tǒng)的全自動化，為企業(yè)帶來大量的效益。

作者：楊家榮 單位：上海電氣集團(tuán)股份有限公司中央研究院