連桿測量、稱重機控制系統(tǒng)改造

王海虹

（上海重型機器廠有限公司，上海 200245）

大眾聯(lián)合發(fā)展有限公司的汽車發(fā)動機連桿測量、稱重機是意大利MARPOSS公司20世紀80年代的產(chǎn)品，控制系統(tǒng)嚴重老化，故障率高。因此對該測量、稱重機控制系統(tǒng)進行改造。

一、改造要求

（1）在傳感器和機械系統(tǒng)不更換的情況下，只對電氣系統(tǒng)進行改造。經(jīng)改造后的控制系統(tǒng)能與原有的機械和傳感器系統(tǒng)完全匹配。以工控機能連續(xù)穩(wěn)定工作2個月為驗收依據(jù)。

（2）用標準校準件，能一次全部校正測量零位，其工控機重復(fù)測量精度不得大于0.001mm/20次。

（3）顯示屏能顯示以下內(nèi)容。

①對連桿尺寸的測量，正常情況下能顯示（按MARPOSS公司同類產(chǎn)品指示要求）26個測量點的實際值，并用彩色區(qū)分合格與超差。

②傳感器斷線報警顯示、系統(tǒng)自檢報警顯示和傳感器單獨調(diào)零誤差顯示（以整機驗收時作基準）。

③具有重復(fù)誤差調(diào)零提示。

④能準確顯示連桿實際重量，并能將被測連桿按重量誤差自動分組顯示組號（0～9）。

二、改造內(nèi)容

1.被測工件圖及測量內(nèi)容

（1） 測量工件簡圖見圖1（圖1中▲為測量用傳感器的示意位置）。

（2） 測量內(nèi)容見表1。

2.測量控制系統(tǒng)原理

（1） 系統(tǒng)框圖見圖2。

表1

（2）工作原理：調(diào)理放大電路，發(fā)出一組6K激勵信號到此Marposs的傳感器Marposs，傳感器的反饋信號經(jīng)分頻、兩級放大后，變成5V的模擬信號。信號的大小為1.12V/50μm，經(jīng)ADVANTECH板卡轉(zhuǎn)換為12位的數(shù)字信號，送入西門子的工控機（PC670）。工控機對輸入信號進行運算后，得到最終結(jié)果。

（3）控制設(shè)備。改造后的系統(tǒng)由以下五部分組成。

①機架及MARPOSS的差動變壓器式的傳感器：保留原有的配置，只進行調(diào)整及修復(fù)，恢復(fù)原有精度。

②工控機:帶觸摸屏的西門SIMATIC PANCE PC670。

③控制板卡：ADVANTECH板卡，共有32路A/D轉(zhuǎn)換電路、8路D/I開關(guān)量電路。

④自制調(diào)理板和放大板電路。

⑤輔助電路：調(diào)理電路的電源、進線空氣斷路器具有過載和短路保護。

（4） 數(shù)據(jù)設(shè)定：

①進入主菜單的“設(shè)置標定值”可以得到工件的公差帶，測量中大于公差帶的數(shù)據(jù)在“測量工件尺寸”用紅色數(shù)字表示，小于公差帶的數(shù)據(jù)在“測量工件尺寸”用綠色數(shù)字表示。

②以標準件為基準，大于標準件的數(shù)據(jù)為正，小于標準件的數(shù)據(jù)為負。

三、連桿測量和計算理論依據(jù)

1.原始資料

按甲方提供的連桿053105401圖紙要求進行測量。測量用傳感器的布置示圖，用于幾何量的傳感器共22只，見圖1所示編號1～20。

2.假設(shè)與規(guī)定

（1）測量按比較法原理進行，假設(shè)由甲方提供的連桿標準件形位誤差可忽略不計，所提供的尺寸值作為標準量。

（2） 規(guī)定所有的傳感器測頭向外時為正，向內(nèi)為負。如測內(nèi)孔傳感器測頭由圓心向外為正，向圓心為負。

(3)內(nèi)孔計算的理論依據(jù)。內(nèi)孔計算采用最小二乘圓法，設(shè)最小二圓中心O＇的坐標為（a，b），半徑為R0按最小二乘法原理，有

式中：ri——為被測實際輪廓上第i點HO'的向距離。

最小二乘圓中心O的坐標（a，b） 與半徑R可由下列各式近似求得

式中：xi，yi———實際輪廓上等分角間隔點Pi的坐標值；

ri'————測點Pi孔坐標原點（標準件內(nèi)孔中心） 的徑向距離；

n———實際輪廓間隔數(shù)。

四、效果

系統(tǒng)改造后，用標準校準件測量，其測量精度為0.000 8mm/20次。實際精度指數(shù)為0.5，達到了新設(shè)備的出廠要求。與老系統(tǒng)相比調(diào)零方便，并增加了各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能。