合金管數(shù)控砂帶磨床測量系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 本課題研究的目的</p><p>　　本課題研究的目的在于設(shè)計一個管材直線度檢測機，完成檢測機結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)設(shè)計。</p><p>　　1.2 本課題研究的背景</p><p>　　一、本課題研究的意義</p><p>　　鋼

2、管是應用最廣泛的鋼材品種..它的質(zhì)量直接影響到經(jīng)濟效益及人員的生命安全。大口徑鋼管廣泛應用于冶金、石油及化工等行業(yè)，它的質(zhì)量關(guān)系到工業(yè)設(shè)備的安全。由于鑄造、加工、自重以及使用中的碰撞、溫度變化等原因造成鋼管的塑性變形而形成不可恢復的彎曲..對于鋼管的使用是有影響的。為了隨時了解鋼管的狀態(tài),必須定期檢測其直線度從而決定其是否可繼續(xù)使用或送修。 直線度誤差測量是幾何計量領(lǐng)域中的一個基本測量項目，它是平面度、平行度、垂直度、同軸度等測量項目的

3、基礎(chǔ)，因而歷來受到世界各國計量學領(lǐng)域?qū)W者的重視。直線度誤差也是機械制造業(yè)中的一個非常重要的內(nèi)容，它對產(chǎn)品零部件的性能具有決定性的影響。直線度誤差與尺寸精度、圓度、粗糙度被稱為影響產(chǎn)品質(zhì)量的四大因素。但是從目前幾何量領(lǐng)域的情況來看。直線度誤差測量的技術(shù)水平已落后于其他三個項目。如尺寸精度和粗糙度已達到納米級水平，且不斷出現(xiàn)新技術(shù)，新成果。圓度測量在近幾年業(yè)得到飛速發(fā)展，尤其是隨著高精度的誤差分離轉(zhuǎn)臺和各種誤差分離技術(shù)的成功應用，測量精度已

4、達到的水平，直線度誤差測量水平目前較低。相比之下，直線度誤差的測量落后至少一個數(shù)量級，這與幾何計量領(lǐng)域的發(fā)展與產(chǎn)品質(zhì)量</p><p><b>　　直線度檢測方法</b></p><p>　　縱觀世界對直線度誤差的測量方法，可總結(jié)歸納為如下兩大類。</p><p><b>　　無直線基準測量</b></p>

5、<p>　　無直線基準測量法,是指被測對象直線度的測量不是與某種直線基準進行比較,而是沿被測表面以線值測量的方法,得到被測表面上各采樣點的偏差值,然后經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到被測對象的直線度誤差值。無直線基準測量主要采用誤差分離法。所謂誤差分離法( Error Separation Technique, EST)是指從測量結(jié)果中將標準量的誤差和被測量的誤差分離開來,從而提高測量精度和測量效率。按照信息獲得的途徑不同,無直線基準測量法又可

6、分為反向法、錯位法和多測頭法。</p><p><b>　　反向法</b></p><p>　　反向法是將被測零件進行兩次安裝,并分別進行兩次測量,兩次安裝的位置正好反向,經(jīng)數(shù)據(jù)處理求出被測零件的直線度誤差。根據(jù)采用的直尺的數(shù)量,又可分為單尺法,雙尺法和三尺法。</p><p>　　移位法是通過被測零件的起始測量位置的變動進行兩次測量,即第1次

7、測量后,被測件向前平移一跨距,再進行第2次測量,經(jīng)數(shù)據(jù)處理可消除測量基準本身的直線的誤差,求出被測件的直線度誤</p><p>　　多測頭法也叫多測點法,其測量是，在測量架上安裝多個測頭(A, B ) ,然后以測頭間距(L )為步長逐次測量,各次測量的首尾端點相接,并記錄下每個測頭的讀數(shù),然后通過數(shù)據(jù)處理進行誤差分析,可同時得到被測表面的直線度和測量架的直線度偏差。</p><p><

8、;b>　　有直線基準測量</b></p><p>　　直線基準測量法是直接采用一定的直線基礎(chǔ)( StraightL ine Reference) ,并以此基準來檢測被測表面的直線度偏差(線差或角度值) ,從而獲得被測表面的直線度誤差值。所采用的直線基準通常有三種:實物基準、重力水平基準和光線基準</p><p>　　光隙法是用刀口尺作為理想直線測量直線度誤差的一種方法。這

9、種方法通常用于對尺寸較小的磨削或研磨表面進行測量。直線度誤差大小可通過測刀口與表面間光隙的大小來判斷,誤差值大小由比對法獲得。在良好的照明條件下,可以清楚地判斷出1μm的微小間隙。</p><p>　　節(jié)距法把被測要素按一定長度(節(jié)距)劃分為若干等分,然后使其測量微小角度的儀器測出各等分段相對于自然水平基準或某一固定光軸的傾角,再根據(jù)等分的長度將各段的角值偏差換算為線值偏差,最后根據(jù)該組線值偏差數(shù)據(jù)評定被測要素的

10、直線度誤差。</p><p>　　三坐標法。三坐標測量機是近二十年來發(fā)展起來的一種以精密機械為基礎(chǔ),結(jié)合光柵與激光干涉技術(shù)、計算機技術(shù)、應用電子技術(shù)等先進技術(shù)的測量設(shè)備。利用三坐標測量機(或機床)的高精度導軌作為直線基準,在工作臺沿床身導軌移動過程中,利用固定不動的測微表測量被測件表面各采樣點的偏差值。該法具有高精度、測量靈活、系統(tǒng)柔性好的優(yōu)點,但測量屬于接觸測量,對于定位點的確定需要一定技巧,測量速度較慢。隨著

11、測量工件的增大,系統(tǒng)往往需要配有高精度的長導軌,不適合于在線實時測量,適合于離線抽檢</p><p>　　激光準直儀法是以激光光束的能量中心線為直線基準,由光電位置敏感元件進行測量。其測量原理為:由氦2氖激光器發(fā)出的一束激光經(jīng)準直后射向目標測量靶,該靶中心有一塊圓形四象限硅光電池,兩兩相對的硅光電池接成差動式。其中心與靶子的機械軸線重合。上、下一對硅光電池,可用來測量靶子相對于激光束在垂直方向上的偏移;左、右一對

12、硅光電池,可用來測量靶子相對于激光束在水平方向上的偏移。</p><p>　　當光電接收靶中心與激光束能量中心重合時,相對的兩個光電池接收能量相同,因此輸出光電信號相等,無信號輸出,指示電表指示為零。當靶子中心偏移激光束能量中心時,相對的兩個光電池有差值信號輸出,通過運算電路可用指示表指示出數(shù)值或用紀錄儀紀錄下曲線。因此,測量時首先將儀器與靶子調(diào)整好,然后將靶子沿被測表面測量方向移動,便能得到直線度誤差的原始數(shù)據(jù)

13、</p><p>　　三、 直線度測量國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　世界各個國家對直線度測量領(lǐng)域一直予以高度重視,并不斷推出新型高精度直線度測量方法和裝置,以滿足日益增長的對產(chǎn)品質(zhì)量的要求。目前國內(nèi)外在圓度、平行度以及表面粗糙度等計量領(lǐng)域甚至已達到納米級測量精度水平,然而直線度的測量精度卻不高,特別是在大長度范圍的直線度測量領(lǐng)域,其精度水平更遠遠落后于其他計量項目。國際上只有美國N

14、IST,德國PTB,原蘇聯(lián)國家標準局,美國勞侖斯國家實驗室,日本Osaka大學,美國Lockheed火箭和空間公司等達到了011μm /m或更高的精度水平。我國目前仍采用長平晶組分段互檢方法作為直線度檢定基準,測量精度不高(特別是在測量大尺寸零件時尤為明顯) 。這種狀況嚴重制約著我國精密計量測試領(lǐng)域的發(fā)展步伐。因此,對國內(nèi)直線度測量方法進行研究,具有重要的意義。</p><p>　　縱觀國內(nèi)外所報道的直線度測量方

15、法,測量精度低于015μm /m的為一般精度水平,高于015μm /m的屬高精度測量,而高于011μm /m者屬國際先進水平。但由于測量方法種類繁多,目前尚未見到統(tǒng)一而合理的分類方法。</p><p>　　1.3本課題的主要內(nèi)容</p><p>　　本課題要求完成對直線度檢測機的設(shè)計。檢測機結(jié)構(gòu)如下圖所示所示。</p><p><b>　　機床總體布置圖&

16、lt;/b></p><p>　　合金管兩端用頂尖夾緊置于機床上，磨頭軸向移動，A軸電機帶動合金管轉(zhuǎn)動。本課題要求在掌握合金管壁厚測量以及磨削基本要求和工藝的基礎(chǔ)上，了解現(xiàn)有壁厚測量方法設(shè)計壁厚測量系統(tǒng)，合理選用測量裝置、編寫壁厚誤差采集程序、數(shù)據(jù)處理程序，并且能夠根據(jù)采集的壁厚數(shù)據(jù)生成加工程序。因此，需要完成以下內(nèi)容：</p><p>　?。?）考慮如何獲取各處的壁厚值；</

17、p><p>　?。?）對于獲取的壁厚值是否可信，需要采用一定的方法進行判斷，對于不可信的壁厚值又該如何處理；</p><p>　?。?）得到所有點的壁厚值后，需要判斷哪些地方厚度超出允許值；</p><p>　　（4）對于超出壁厚允許值的點，該采用何種方法進行修磨；</p><p>　　總而言之，就是要完成壁厚數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)的處理，最終生成加工

18、程序。</p><p><b>　　2 總體方案設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1 相關(guān)參數(shù)</b></p><p>　　管材直徑為10-40mm，管長4000mm。要求直線度誤差小于0.2mm。</p><p>　　2.2 檢測方案設(shè)計</p><p><

19、;b>　　一、檢測方法選擇</b></p><p>　　對于合金管壁厚的測量采用“無損檢測”的方法。常用的無損檢測壁厚的方法有：超聲檢測、射線檢測等。</p><p>　　射線檢測是利用射線（X射線、γ射線、中子射線等）穿過材料或工件時的強度衰減，檢測其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不連續(xù)性的技術(shù)。穿過材料或工件的射線由于強度不同在X射線膠片上的感光程度也不同，由此生成內(nèi)部不連續(xù)的圖象。

20、60;   </p><p>　　超聲檢測是利用超聲波在金屬構(gòu)件中傳播和反射的原理，以探測構(gòu)件內(nèi)部缺陷的大小、性質(zhì)、位置以及材質(zhì)的某些物理性能。超聲檢測技術(shù)作為現(xiàn)代無損檢測的重要組成部分，因其具有穿透能力強，指向性好，監(jiān)測范圍廣等特點，從而普遍應用于探傷、測厚、測流量和液位等方面，至今已發(fā)展成為最為廣泛的無損檢測手段。 </p><p>　　由于射線檢測存在很大的輻射性

21、，對人體有一定的傷害，因此選擇“超聲波檢測合金管壁厚”的方法。本課題中涉及的是超聲波在厚度測量方面的運用。原理如圖3所示，浸于耦合劑中的超聲波探頭內(nèi)置晶片經(jīng)壓電效應產(chǎn)生超聲波，超聲波在水中會產(chǎn)生界面波，然后相繼產(chǎn)生一次、二次回波。一次回波與二次回波之間的時間差t與聲速v乘積就是工件厚度d，即d=vt。</p><p>　　圖3 超聲波測厚原理圖</p><p>　　采用超聲波檢測壁厚時，探

22、頭必須很好地與空氣隔絕，因為即使少量的空氣存在也會造成超聲波的劇烈發(fā)散，使得測量不準，甚至無法測量的情況發(fā)生。因此要求超聲波探頭必須浸于耦合劑中，并且確保隔絕空氣。</p><p><b>　　二、檢測方案</b></p><p>　　對于一根合金管來說，其截面有無窮多個，每個截面上的點也有無窮多個，因此考慮通過從合金管一端靠近起點處選擇一個截面開始測量，測量完該截面

23、后，移動一定位移測量下一個截面，再等間距地移動至下一個截面，進行測量，如此循環(huán)下去，直至整根管坯測量結(jié)束，如圖4所示。</p><p>　　為了測量下一個截面的厚度，要求合金管與密封塊間必須存在軸向的相對運動，可以通過一定的裝置讓傳感器實現(xiàn)軸向移動，從而完成下一個截面的厚度檢測。</p><p>　　對于每個截面壁厚的測量，方法類似，可通過選取某點作為起始點開始測量，再等角度間隔測量下一點

24、，如此循環(huán)下去，直至該截面測量結(jié)束，如圖5所示。 </p><p>　　對于一個截面來說，為了逐個測量等角度間隔的點，可通過用A軸控制合金管每次轉(zhuǎn)動相同的角度，傳感器不動的方法來完成，合金管每轉(zhuǎn)動一個角度，傳感器便測量一個點。</p><p>　　圖4 截面測量方法 圖5 點測量方法</p><p>　　2.3 加工方案設(shè)計<

25、;/p><p>　　由于只對合金管有限個截面進行壁厚數(shù)據(jù)采集，用這些截面的數(shù)據(jù)來反映整根管坯的壁厚情況。為了保證整根管坯的壁厚達到要求，采用A軸帶動合金管轉(zhuǎn)動，磨頭移動的方法進行壁厚修磨，二者運動合成后便按照螺旋線軌跡對工件表面進行磨削，如圖6所示。</p><p><b>　　圖6 加工方案圖</b></p><p>　　螺旋線軌跡的螺距應為磨頭

26、移動速度與合金管轉(zhuǎn)動速度之比。完成一次磨削后，如果尚未達到壁厚要求，則再進行一次磨削，直至達到要求。</p><p><b>　　3 檢測系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　3.1 測量裝置機械結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　一、設(shè)計超聲波探頭的放置方法</p><p>　　由于超聲波傳感器的工作環(huán)境必須是浸于耦合劑中，

27、因此考慮選擇器件容納超聲波探頭，并向器件內(nèi)注滿耦合劑，從而保證測量準確。為了方便起見，選用水來充當耦合劑，從而保證隔絕空氣。</p><p>　　測量單個截面的壁厚時，傳感器不動，合金管轉(zhuǎn)動，合金管每轉(zhuǎn)動一個角度，傳感器便測量一個點。因此為了檢測方便，可以根據(jù)合金管的管徑，加工與其表面貼合良好，底部呈圓弧形的密封塊作為容納超聲波探頭的器件，如圖7、8所示。此外，根據(jù)互換性的原則，對于不同的合金管，可根據(jù)其管徑加工

28、不同的密封塊與其對應。</p><p><b>　　圖7 密封塊裝置</b></p><p><b>　　圖8 密封塊裝置</b></p><p>　　二、密封塊的材料選擇</p><p>　　為了在轉(zhuǎn)動過程中，盡量減小測量誤差，要求密封塊在測量過程中與合金管貼合良好，因此密封塊的材料選擇尤為重要。

29、如表1所示，根據(jù)各種材料間的摩擦系數(shù)，選用尼龍作為加工密封塊的材料。因為尼龍不但與合金管間的摩擦小，而且容易加工，密封性好，不透氣，從而保證了傳感器的工作環(huán)境要求。</p><p>　　材料名稱 動摩擦系數(shù) </p><p>　　鋼-鋼 0.15 </p><p>　　鋼-鋁

30、 0.02 </p><p>　　硬木-鋼 0.12-0.16 </p><p>　　軟木-鋼 0.15-0.25 </p><p>　　尼龍-鋼 0.023 </p><p>　　聚四氟乙烯-鋼 0.04 &l

31、t;/p><p>　　表1 材料動摩擦系數(shù)</p><p>　　三、檢測裝置機構(gòu)設(shè)計</p><p>　?。?）測量單個截面的壁厚時，合金管每轉(zhuǎn)動一次，傳感器測量一個點的壁厚，在轉(zhuǎn)動過程中，由于不同點壁厚值不同，為了測量結(jié)果準確，密封塊應當能夠根據(jù)不同的壁厚在截面徑向和截面圓周方向能夠自動調(diào)節(jié)，以保證與管面貼合良好。</p><p>　　（2）測

32、量下一個截面的厚度時，要求傳感器軸向移動一定的距離，所以必須通過一定的裝置給密封塊傳遞動力，使其軸向移動。如圖9所示，由于不同截面厚度不同，因此在移動至下一截面時，要求密封塊必須在移動過程中活動良好，否則無法測量或者測量結(jié)果不準確。</p><p><b>　　圖9</b></p><p>　　以上兩條要求密封塊必須與管面貼合良好，并且運動靈活，根據(jù)這一要求選用氣缸與

33、萬向聯(lián)軸器相連，萬向聯(lián)軸器與密封塊固定連接的方法,保證密封塊在移動過程中不受徑向阻力，活動良好，且合金管轉(zhuǎn)動時，繼續(xù)貼合良好。同時將氣缸與磨頭固連，使得密封塊可由磨頭電機傳遞動力，從而軸向移動，使機構(gòu)更精簡，避免電機過多。</p><p>　　由于檢測裝置只需滿足以上要求，因此對相關(guān)零件的要求不高，根據(jù)相關(guān)選型手冊中的行程參數(shù)，選擇速易可（TONAB）MC 50×25-S-R1-LB，其接頭處直徑為16

34、mm，如圖10所示。</p><p><b>　　圖10 氣缸</b></p><p>　　為了與所選氣缸相連接，根據(jù)16mm的接口直徑選擇上海雙鈺WSD4-YA16/M16萬向聯(lián)軸器，如圖11所示。</p><p><b>　　圖11 萬向聯(lián)軸器</b></p><p>　　根據(jù)以上思想，設(shè)計檢測

35、機構(gòu)如圖12所示。</p><p><b>　　圖12 檢測機構(gòu)</b></p><p>　　測量開始時，由于氣缸內(nèi)氣體的壓力使得密封塊與工件表面貼合，然后從裝置頂部不斷通入耦合劑水，保證傳感器工作時密封塊內(nèi)始終充滿水。之后便可以開始工作了，測量完一個點后，A軸電機帶動合金管旋轉(zhuǎn)一個角度，測量下一個點。測量完一個截面后，磨頭電機帶動密封塊軸向移動一定距離，開始測量下一

36、個截面直至結(jié)束。</p><p>　　3.2 檢測系統(tǒng)硬件選型</p><p>　　一、超聲波傳感器選型</p><p>　　由于合金管的壁厚大約為19mm，因此要求所選擇的傳感器精度必須達到0.1毫米，根據(jù)這一要求，選擇北京中西遠大科技SZK6-UM18-1111圓柱形傳感器，其重復精度為±0.15%，測量精度≤0.2%。</p><

37、p><b>　　二、數(shù)據(jù)采集卡選型</b></p><p>　　由于超聲波傳感器輸出的信號為模擬量，要想得到壁厚的數(shù)據(jù)，必須對傳感器輸出的這些模擬量進行處理。因此須將傳感器與數(shù)據(jù)采集卡相連接，同時將采集卡安裝到工控機中，將采集到的數(shù)據(jù)傳給計算機系統(tǒng)，如圖13所示。</p><p><b>　　圖13</b></p><p

38、>　　根據(jù)所選擇的超聲波傳感器，選用武漢中旭科技有限公司的ZXUS-PC4-2超聲波PCI板卡。安裝板卡過程如圖14、15、16所示。</p><p>　　圖14 ZXUS-PC4-2 卡的宿主系統(tǒng)——工控機 </p><p>　　圖15 將ZXUS-PC4-2卡插于PCI插槽中</p><p>　　圖16 ZXUS-PC4-2 卡連接到超聲波探頭<

39、;/p><p>　　如此便完成了超聲波傳感器與PCI板卡的連接。</p><p><b>　　三、干擾信號的屏蔽</b></p><p>　　由于在實際加工過程中，工廠工作環(huán)境噪聲大，干擾因素多，所以必須采用相應措施隔離干擾信號，從而使得獲得的壁厚數(shù)據(jù)準確。故采用磁環(huán)對連接線進行封閉，以隔絕電磁干擾，如圖17所示。</p><p

40、><b>　　圖17 </b></p><p>　　4 檢測及加工程序設(shè)計</p><p>　　4.1 人機界面設(shè)計</p><p><b>　　一、合金管參數(shù)設(shè)定</b></p><p>　　合金管進行壁厚檢測是通過等間距檢測若干截面，每個截面等角度間隔檢測若干點來實現(xiàn)的，所以需要確定測量起

41、點和測量終點所在位置，單個截面內(nèi)測量一個點后合金管轉(zhuǎn)動的角度，測量完一個截面后傳感器軸向移動的位移。</p><p>　　合金管壁厚的修磨是通過先判斷某點壁厚是否超差，如果超差通過A軸轉(zhuǎn)動，磨頭移動，實現(xiàn)對該點進行螺旋線式的磨削。磨削一次完成后檢查是否達到要求，如果仍未達到要求，則再磨削一次，如此循環(huán)下去，直至壁厚達到允許范圍內(nèi)。所以需要確定A軸轉(zhuǎn)速，磨頭移動速度，壁厚超差量的允許值，單次磨削量。</p&g

42、t;<p>　　根據(jù)上述要求，確定以下參數(shù)：</p><p>　?。?）測量起點離合金管左端面的距離：dis</p><p>　?。?）測量終點離合金管左端面的距離：L</p><p>　?。?）合金管每次轉(zhuǎn)動的角度：rad</p><p>　?。?）傳感器每次移動的位移：distance</p><p>

43、;　?。?）A軸轉(zhuǎn)速:FeedRateGA</p><p>　?。?）磨頭移動速度:FeedRateGX</p><p>　　（7）壁厚超差允許值：nominal_thickness</p><p>　?。?）單次磨削量：nominal_Gringding_quantity</p><p><b>　　二、人機界面設(shè)計</b&

44、gt;</p><p>　　根據(jù)前面的參數(shù)，設(shè)計數(shù)據(jù)處理及加工界面如圖18所示。</p><p><b>　　圖18 </b></p><p>　　4.2 檢測程序的編制</p><p>　　定位到起始點后開始檢測，裝有超聲波傳感器的密封塊壓下，并向其中開始通水，暫停10秒鐘，保證水能充滿密封塊。由于所用檢測裝置為萬向節(jié)

45、浮動機構(gòu)，當密封塊壓下時，可能沒有與合金管表面貼合良好，因此讓合金管先轉(zhuǎn)動30度，然后反轉(zhuǎn)30度，從而使二者在相對運動中自動調(diào)節(jié)達到理想的狀態(tài)。然后便進入正式檢測階段，設(shè)定合金管每次轉(zhuǎn)動18度后暫停0.5秒，傳感器檢測一個點，每個截面檢測20個點。水內(nèi)可能存在雜質(zhì)或者合金管內(nèi)外表面存在裂紋等，將會導致壁厚測量結(jié)果不準確，因此采取對單個截面測量完成后再測量兩次的方法，保證每個點有三次測量值，使得最終結(jié)果更準確可信。</p>

46、<p>　　基于以上思想，編制檢測程序如下（詳見附表）</p><p>　　TRANS X= 10 ’定位到起始點，距離左端面10mm</p><p>　　R10=1 ’開始對第一個截面進行第一次檢測</p><p>　　G0 X= 0 A=DC( 0) ’以

47、起始點為零點，將其角度定為0度</p><p>　　M32 ’檢測裝置壓下</p><p>　　M07 ’通水</p><p>　　G04 F10 ’暫停10秒鐘</p><p>　　G0 A=DC(30

48、) ’正向轉(zhuǎn)動30度</p><p>　　G0 A=IC(0) ’反向轉(zhuǎn)動30度，回到起始點</p><p>　　M50 ’開始檢測</p><p>　　G04 F0.5 ’暫停0.5s</p>

49、<p>　　M51 ’停止檢測</p><p>　　G01 X= 0 A=DC( 18) F 4000 '合金管轉(zhuǎn)動18度，磨頭移動速度為4000mm/min</p><p>　　M50 ’開始檢測</p><p>　　G04 F0.5

50、 ’暫停0.5s</p><p>　　M51 ’停止檢測</p><p>　　G01 X= 0 A=DC( 36) F 4000 '合金管再轉(zhuǎn)動18度，檢測下一個點</p><p>　　M50 ’開始檢測</p>

51、;<p>　　G04 F0.5 ’暫停0.5s</p><p>　　M51 ’停止檢測</p><p>　　G01 X= 0 A=DC( 54) F 4000 '合金管再轉(zhuǎn)動18度，檢測下一個點</p><p>　　M50

52、 </p><p>　　G04 F0.5 </p><p>　　M51 </p><p><b>　　......</b></p><p><b>　　......</b></p&g

53、t;<p><b>　　......</b></p><p>　　G01 X= 0 A=DC( 342) F 4000</p><p><b>　　M50</b></p><p><b>　　G04 F0.5</b></p><p><b>　　M51&

54、lt;/b></p><p>　　G0 X= 0 A=DC( 359.999) </p><p><b>　　M50</b></p><p><b>　　G04 F0.5</b></p><p><b>　　M51</b></p><p>　　R1

55、0=2 '對第一個截面進行第二次檢測</p><p>　　G01 X= 0 A=DC( 0) F 4000</p><p><b>　　M50</b></p><p><b>　　G04 F0.5</b></p><p><b>　

56、　M51</b></p><p>　　G01 X= 0 A=DC( 18) F 4000</p><p><b>　　......</b></p><p><b>　　......</b></p><p><b>　　......</b></p>&l

57、t;p>　　G01 X= 0 A=DC( 359.999) F 4000</p><p><b>　　M50</b></p><p><b>　　G04 F0.5</b></p><p><b>　　M51</b></p><p>　　R10=3

58、 '對第一個截面進行第三次檢測</p><p>　　G01 X= 0 A=DC( 0) F 4000</p><p><b>　　M50</b></p><p><b>　　G04 F0.5</b></p><p><b>　　M51</b>&l

59、t;/p><p>　　G01 X= 0 A=DC( 18) F 4000</p><p><b>　　......</b></p><p><b>　　......</b></p><p><b>　　......</b></p><p>　　G01 X=

60、0 A=DC( 359.999) F 4000</p><p><b>　　M50</b></p><p><b>　　G04 F0.5</b></p><p><b>　　M51</b></p><p>　　M33

61、'檢測完一個截面后檢測裝置抬起</p><p><b>　　STOPRE </b></p><p>　　R10=1 ’對該截面進行第一次檢測</p><p>　　G0 X= 150 A=DC( 0) ’檢測裝置移動150mm，檢測下一個截面</p

62、><p>　　M32 ’檢測裝置壓下</p><p>　　M07 ’通水</p><p><b>　　G04 F10</b></p><p>　　G0 A=DC(30) </p><p

63、>　　G0 A=IC(0) </p><p><b>　　M50</b></p><p><b>　　G04 F0.5</b></p><p><b>　　M51</b></p><p>　　G01 X= 150 A=DC( 18) F 4000</p>

64、<p><b>　　......</b></p><p><b>　　......</b></p><p><b>　　......</b></p><p>　　G01 X= 1810 A=DC( 359.999) F 4000 ’完成距離左端面1810mm處的截面檢測</p>

65、<p><b>　　M50</b></p><p><b>　　G04 F0.5</b></p><p>　　M51 </p><p>　　M33 ’檢測裝置抬起</p>

66、<p>　　M52 ’檢測結(jié)束</p><p>　　M08 ’停止通水</p><p>　　M30 ’程序結(jié)束</p><p>　　4.3 數(shù)據(jù)處理程序的編制</p&

67、gt;<p><b>　　一、數(shù)據(jù)的讀取</b></p><p>　　（1）程序中相關(guān)變量的確定</p><p>　　由檢測程序獲得了壁厚的數(shù)據(jù)，存放在“D:\ERROR.txt”中，截取部分如下所示（詳見附表）</p><p>　　10 18 19.188</p><p>　　10 18 19.2

68、06</p><p>　　10 18 19.194</p><p>　　10 36 19.124</p><p>　　10 36 19.106</p><p>　　10 36 19.101</p><p>　　10 54 18.971</p><p>　　10 54 18

69、.953</p><p>　　10 54 18.948</p><p><b>　　......</b></p><p><b>　　......</b></p><p><b>　　......</b></p><p>　　10 162 18.

70、948</p><p>　　10 162 18.942</p><p>　　10 162 18.931</p><p>　　10 180 19.001</p><p>　　10 180 19.177</p><p>　　10 180 19.67 </p><p><b&

71、gt;　　......</b></p><p><b>　　......</b></p><p><b>　　......</b></p><p>　　10 342 19.323</p><p>　　10 342 19.341</p><p>　　10

72、342 19.323</p><p>　　10 359.999 19.259</p><p>　　10 359.999 19.265</p><p>　　10 359.999 19.271</p><p>　　160 18 19.218</p><p>　　160 18 19.235</p&

73、gt;<p>　　160 18 19.247</p><p>　　160 36 19.154</p><p>　　160 36 19.154</p><p>　　160 36 19.154</p><p><b>　　......</b></p><p><b&

74、gt;　　......</b></p><p><b>　　......</b></p><p>　　每行第一個數(shù)代表檢測點所在截面離左端面的距離，第二個數(shù)代表檢測點在該截面上的角度，第三個數(shù)即檢測點的壁厚。每個點均有三次檢測值，分三行顯示。</p><p>　　由此可知，可選用三個二維數(shù)組a（），b（），c（）來分別存放三次檢測值

75、，第一維下標代表所檢測的截面，第二維下標代表該截面上所檢測的那個點。</p><p>　　定義二維數(shù)組第一維下標上界為N1，第二維下標上界為N2。由前述人機界面設(shè)計中的參數(shù)設(shè)定可知：</p><p>　　測量起始點離工件左端面的距離為dis，測量終點離左端面的距離為L，相鄰兩 截面的間距為distance，每個截面上相鄰兩檢測點間的角度為rad，則總的截面數(shù)為：(L - dis) \ di

76、stance+1，每個截面的測量點數(shù)為360/rad。</p><p>　　由于數(shù)組下標從0開始，則</p><p>　　N1=(L - dis) \ distance</p><p>　　N2=360/rad - 1</p><p><b>　?。?）提取壁厚數(shù)據(jù)</b></p><p>　　1

77、0 18 19.188</p><p>　　10 18 19.206</p><p>　　10 18 19.194</p><p>　　10 36 19.124</p><p>　　10 36 19.106</p><p>　　10 36 19.101</p><p>　

78、　由于每行以空格開頭，且有三個數(shù)，這三個數(shù)間用兩個空格隔開。兩點的壁厚數(shù)據(jù)用空格行隔開。為了提取每點的三次壁厚值，可將每行數(shù)據(jù)作為字符串來讀取，先用Trim函數(shù)將每行的第一個空格去掉，然后用replace函數(shù)將每行的兩個空格替代為一個空格，再用Split函數(shù)將字符串分割開，于是便提取出了每行的三個數(shù)。讀取完空格行后，便進入下一個點壁厚的讀取，每四行一個循環(huán)，則循環(huán)次數(shù)即為所有檢測點的個數(shù)，即截面數(shù)×每個截面的點數(shù)。</p

79、><p>　　假設(shè)循環(huán)次數(shù)為m+1，則m = (N1 + 1) * (N2 + 1) - 1 </p><p>　　每個點的三次檢測值，采用二維數(shù)組g(10000,2)來存放，g（0,0）代表第一點的第一次檢測值，g（0,1）代表第一點的第二次檢測值，g（0,2）代表第一點的第三次檢測值，g（1,0）代表第二點的第一次檢測值，以此類推。</p><p>　　讀取完畢后，

80、將數(shù)組g（10000,2）中存取的數(shù)據(jù)對應賦值給二維數(shù)組a(N1, N2), b(N1, N2), c(N1, N2)用來存放每個點的三次檢測值。</p><p>　　相應程序段如下（詳見附表）</p><p>　　Option Explicit</p><p>　　Dim N1, N2 As Integer '二維數(shù)組的

81、下標上界</p><p>　　Dim i, j As Integer</p><p>　　Dim dis, l As Single '測量起始點，測量終點</p><p>　　Dim distance, rad As Single '測量間距，測量角度</p><p&g

82、t;　　Dim FeedRateGA, FeedRateGX As Single 'A軸轉(zhuǎn)速，磨頭移動速度</p><p>　　Dim count1 As Integer</p><p>　　Dim count2 As Integer</p><p>　　Dim a(), b(), c(), d() As Single</p><p

83、>　　Dim e(), f() As Boolean</p><p>　　Sub GetParam()</p><p>　　dis = Val(Text1.Text) '測量起始點位置</p><p>　　L = Val(Text2.Text) '測量終點位置</p><

84、;p>　　distance = Val(Text3.Text) '測量間距</p><p>　　rad = Val(Text4.Text) '測量角度</p><p>　　FeedRateGA = Val(Text5.Text) 'A軸轉(zhuǎn)速</p><p>　　FeedRateGX

85、= Val(Text6.Text) '磨頭移動速度</p><p>　　N1 = (L - dis) \ distance '測量的截面數(shù)</p><p>　　N2 = 360 / rad - 1 '每個截面測量點的數(shù)量</p><p><b>　　End Sub<

86、/b></p><p>　　'************************************************************</p><p><b>　　'讀取數(shù)據(jù)</b></p><p>　　Private Sub Command1_Click()</p><p>　　C

87、all GetParam</p><p>　　Dim m, q1, q2 As Integer</p><p>　　Dim S1, S2, S3 As Single</p><p>　　Dim g() As Single</p><p>　　ReDim a(N1, N2), b(N1, N2), c(N1, N2), d(N1, N2), g

88、(10000, 2) As Single</p><p>　　m = (N1 + 1) * (N2 + 1) - 1 '定義循環(huán)次數(shù) </p><p>　　ReDim e(N1, N2), f(N1) As Boolean</p><p>　　Dim str1() As String</p><p&g

89、t;　　ReDim str1(m) As String</p><p>　　Dim n As Integer</p><p>　　Dim Strconv1, Strconv2 As String</p><p>　　Dim sss() As String</p><p>　　Open "D:\ERROR.txt" For

90、Input As #1</p><p>　　For n = 0 To m</p><p>　　Line Input #1, str1(n)</p><p>　　Strconv1 = Trim(str1(n)) ’去掉每行第一個空格</p><p>　　Strconv2 = Replace(Strconv1, &q

91、uot; ", " ") ’兩個空格變?yōu)橐粋€</p><p>　　sss = Split(Strconv2, " ") ’提取出每行的三個數(shù)</p><p>　　g(n, 0) = Val(sss(2)) ’提取出每行第三個數(shù)，即壁厚值</p><p>　　Line Inp

92、ut #1, str1(n)</p><p>　　Strconv1 = Trim(str1(n))</p><p>　　Strconv2 = Replace(Strconv1, " ", " ")</p><p>　　sss = Split(Strconv2, " ")</p><p&

93、gt;　　g(n, 1) = Val(sss(2))</p><p>　　Line Input #1, str1(n)</p><p>　　Strconv1 = Trim(str1(n))</p><p>　　Strconv2 = Replace(Strconv1, " ", " ")</p><p>

94、;　　sss = Split(Strconv2, " ")</p><p>　　g(n, 2) = Val(sss(2))</p><p>　　Line Input #1, str1(n)</p><p>　　q1 = n \ (N2 + 1) '確定數(shù)組a，b，c的一維下標</p><p>

95、　　q2 = n Mod (N2 + 1) '確定數(shù)組a，b，c的二維下標</p><p>　　a(q1, q2) = g(n, 0) </p><p>　　b(q1, q2) = g(n, 1)</p><p>　　c(q1, q2) = g(n, 2)</p><p><b>　　Next

96、 n</b></p><p>　　Close #1 </p><p>　　程序運行后，對每個點的三次檢測值a(i, j), b(i, j), c(i, j)添加監(jiān)視，截取部分結(jié)果如下。</p><p><b>　　二、數(shù)據(jù)的處理</b></p><p>　?。?）異常數(shù)據(jù)判斷及數(shù)據(jù)處理一</p>

97、;<p>　　在理想狀態(tài)下，每個點壁厚的三次檢測值應當一致，可是現(xiàn)實中不可能保證完全相同，還可能因為合金管存在裂紋或者水內(nèi)有雜質(zhì)，導致三次測量值存在很大偏差。觀察獲得的數(shù)據(jù)可知，有些點壁厚的三次檢測值相差很大，如19.001，19.177，19.67，這種相差很大的便屬于異常數(shù)據(jù)。</p><p>　　判斷每點的三次壁厚檢測值是否異常，可按照圖19所示的流程圖1來處理（可見附錄）。</p>

98、;<p><b>　　圖19 流程圖1</b></p><p>　　設(shè)定任意點壁厚的三次檢測值分別為a(i, j)，b(i, j)，c(i, j)，判斷該點數(shù)據(jù)是否異常：</p><p>　　如果某個點三次檢測值兩兩間均相差不大，則說明該點測量值可信，則取三個值的平均值作為該點的厚度；</p><p>　　如果某個點三次檢測值兩兩

99、間均相差很大，則說明該點測量值不可信，將三個值均拋棄；</p><p>　　如果某個點三次檢測值中有兩個值相差不大，則可保留這兩個值，并取二者平均值作為該點的厚度；</p><p>　　基于以上思想，可取三次檢測值兩兩間的偏差量。先取兩兩間的差值，之后取絕對值得到的三個數(shù)S1、S2、S3，即為這三個偏差量，則</p><p>　　S1 = Abs(a(i, j) -

100、 b(i, j))</p><p>　　S2 = Abs(b(i, j) - c(i, j))</p><p>　　S3 = Abs(c(i, j) - a(i, j))</p><p>　　將兩兩數(shù)據(jù)間的偏差允許量設(shè)置為0.5，則若三個偏差量均超過0.5，則先將該點厚度置為0；若三個偏差量均在0.5以內(nèi)，則取三次檢測值的平均值；若三個偏差量有一個在0.5以內(nèi)，則將

101、對應的兩次檢測值取平均。</p><p>　　處理完的壁厚值可用二維數(shù)組d（N1，N2）來存儲，第一維下標代表所檢測的截面，第二維下標代表該截面上所檢測的那個點。</p><p>　　如此循環(huán)，直至判斷完一個截面所有點檢測值是否異常。設(shè)定統(tǒng)計值count1和count2，如果某點檢測值異常，則統(tǒng)計值count1加一，如果該截面異常點數(shù)超過檢測點數(shù)的1/3，則判定該截面為異常截面，統(tǒng)計值co

102、unt2加一。之后按上述過程判斷下一截面，直至所有截面判斷完畢，如果異常截面數(shù)超過總截面數(shù)的1/3，則通知用戶該管存在問題，如果沒有，則說明該管正常。 </p><p>　　相應程序段如下所示（詳見附錄）</p><p>　　count2 = 0 ’count2用來判斷合金管是否異常</p><p>

103、;　　For i = 0 To N1</p><p>　　count1 = 0 '開始檢測下一個截面時，截面異常點數(shù)清零</p><p>　　For j = 0 To N2</p><p>　　S1 = Abs(a(i, j) - b(i, j))</p><p>　　S2 = Abs(b(i, j) - c(i,

104、 j))</p><p>　　S3 = Abs(c(i, j) - a(i, j))</p><p>　　If (S1 <= 0.05) And (S2 <= 0.05) And (S3 <= 0.05) Then</p><p>　　e(i, j) = False</p><p>　　d(i, j) = (a(i, j)

105、+ b(i, j) + c(i, j)) / 3</p><p>　　ElseIf (S1 > 0.05) And (S2 > 0.05) And (S3 > 0.05) Then</p><p>　　e(i, j) = True</p><p>　　d(i, j) = 0</p><p>　　count1 = count1

106、 + 1</p><p><b>　　Else</b></p><p>　　If S1 <= 0.05 Then</p><p>　　e(i, j) = False</p><p>　　d(i, j) = (a(i, j) + b(i, j)) / 2</p><p><b>　　

107、End If</b></p><p>　　If S2 <= 0.05 Then</p><p>　　e(i, j) = False</p><p>　　d(i, j) = (b(i, j) + c(i, j)) / 2</p><p><b>　　End If</b></p><p&

108、gt;　　If S3 <= 0.05 Then</p><p>　　e(i, j) = False</p><p>　　d(i, j) = (a(i, j) + c(i, j)) / 2</p><p><b>　　End If</b></p><p><b>　　End If</b><

109、/p><p><b>　　Next j</b></p><p>　　'一個截面所有點循環(huán)結(jié)束后檢查該截面有無異常</p><p>　　If count1 >= N2 \ 3 Then ’如果異常點超過1/3，則該截面異常</p><p>　　count2 = count2 + 1</p>&l

110、t;p>　　f(i) = True '如果截面異常，則f(i)置為True</p><p><b>　　Else</b></p><p>　　f(i) = False</p><p><b>　　End If</b></p><p><b>　　Ne

111、xt i</b></p><p>　　If count2 >= N1 \ 3 Then ’截面異常數(shù)超過1/3表明合金管有問題</p><p>　　MsgBox "通知用戶該管存在問題"</p><p><b>　　Else</b></p><p>　　Call DataDe

112、alWith</p><p><b>　　End If</b></p><p><b>　　End Sub</b></p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)處理二</b></p><p>　　沒有彈出對話框提示用戶合金管存在問題時，表明異常截面數(shù)少于三分之一，于是進行下一步數(shù)據(jù)處

113、理。對于合金管的異常截面，即異常點數(shù)超過1/3的截面，可采用圖20所示的方法進行處理。</p><p><b>　　圖20 截面替代圖</b></p><p>　　即從檢測起點的截面開始向后搜索，找到第一個數(shù)據(jù)正常的截面，并將該截面所有點的數(shù)據(jù)，對應賦值到前面所有截面的所有點。</p><p>　　從第一個數(shù)據(jù)正常的截面開始，逐個判斷其以后的截

114、面是否異常，如果異常以前一截面的數(shù)據(jù)替代。</p><p>　　根據(jù)以上思想，繪制流程圖2，如圖21所示（可見附錄）</p><p><b>　　圖21 流程圖2</b></p><p>　　相應程序段如下（詳見附錄）</p><p>　　Dim i, j, k, q As Integer</p><

115、p>　　Dim m, n As Integer</p><p><b>　　m = N1</b></p><p><b>　　n = N2</b></p><p><b>　　k = 0</b></p><p><b>　　q = 0 </b>&

116、lt;/p><p>　　'搜索第一個數(shù)據(jù)正常的截面，并將該截面所有點的數(shù)據(jù) 對應賦值到前面所有截面的所有點</p><p>　　Do While f(q) = True</p><p><b>　　q = q + 1</b></p><p><b>　　Loop</b></p>&

117、lt;p>　　If q > 0 Then</p><p>　　For i = 0 To q - 1</p><p>　　For j = 0 To N2</p><p>　　d(i, j) = d(q, j)</p><p><b>　　Next j</b></p><p><b&

118、gt;　　Next i</b></p><p><b>　　End If</b></p><p>　　'從第一個數(shù)據(jù)正常的截面開始，逐個判斷其以后的截面是否異常，如果異常以前一截面的數(shù)據(jù)替代</p><p>　　If q < m Then</p><p>　　For i = q + 1 To m

119、</p><p>　　If f(i) = True Then</p><p>　　For j = 0 To N2</p><p>　　d(i, j) = d(i - 1, j)</p><p><b>　　Next j</b></p><p><b>　　End If</b>

120、</p><p><b>　　Next i</b></p><p><b>　　End If</b></p><p>　　處理完異常截面后，對于正常截面的異常點，可采用相同的方法進行處理，如圖22所示。</p><p><b>　　圖22 點替代圖</b></p>

121、<p>　　即從檢測起始點開始搜索，找到第一個數(shù)據(jù)正常的點，并將該點數(shù)據(jù)賦值到前面的所有點。從第一個數(shù)據(jù)正常的點開始，逐個判斷該點以后的數(shù)據(jù)是否異常，如果異常以前一點替代。</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)處理過程，繪制流程圖3，如圖23所示（可見附表）</p><p><b>　　圖23 流程圖3</b></p><p>　　相應

122、程序段如下（詳見附錄）</p><p>　　Dim i, j, k, q As Integer</p><p>　　Dim m, n As Integer</p><p><b>　　m = N1</b></p><p><b>　　n = N2</b></p><p>&l

123、t;b>　　k = 0</b></p><p><b>　　q = 0 </b></p><p>　　'搜索截面i的第一個數(shù)據(jù)正常的點,并將該點數(shù)據(jù) 賦值到前面的所有點</p><p>　　For i = 0 To m</p><p>　　Do While d(i, k) = 0</p

124、><p><b>　　k = k + 1</b></p><p><b>　　Loop</b></p><p>　　If k > 0 Then</p><p>　　For j = 0 To k - 1</p><p>　　d(i, j) = d(i, k)</p>