氣門(mén)桿端面跳動(dòng)測(cè)量?jī)x軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

司姍姍，祁正興，陸小龍

（四川大學(xué) 制造科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都 610065）

氣門(mén)桿端面跳動(dòng)測(cè)量?jī)x軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

司姍姍，祁正興，陸小龍

（四川大學(xué) 制造科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都 610065）

氣門(mén)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零部件，對(duì)其尺寸公差和形位公差要求較高。針對(duì)傳統(tǒng)手工檢測(cè)方法存在檢測(cè)效率低、精度不高的缺點(diǎn)，本文提出由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）和Mahr C1208電感測(cè)微儀構(gòu)成的主從式氣門(mén)桿端面跳動(dòng)誤差測(cè)量系統(tǒng)。Mahr C1208電感測(cè)微儀負(fù)責(zé)完成氣門(mén)桿端面跳動(dòng)誤差測(cè)量；IPC負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理以及報(bào)表生成；采用圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW完成上位機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)的操作簡(jiǎn)單、效率高、擴(kuò)展性好。

氣門(mén)檢測(cè)；桿端面；跳動(dòng)誤差；軟件設(shè)計(jì)

氣門(mén)是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要組成部分，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)輸入燃料同時(shí)排出廢氣[1]，其加工精度直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。針對(duì)氣門(mén)參數(shù)的檢測(cè)，傳統(tǒng)測(cè)量方法[2]是將被測(cè)零件固定在 V形塊上，使百分表測(cè)量頭與被測(cè)端面接觸，轉(zhuǎn)動(dòng)工件并讀取百分表最大讀數(shù)與最小讀數(shù)的差值，作為該直徑處的端面圓跳動(dòng)誤差[3-4]，該方法會(huì)引入讀數(shù)誤差。自動(dòng)化測(cè)量方法是利用數(shù)據(jù)采集儀連接百分表實(shí)現(xiàn)桿端面跳動(dòng)誤差的測(cè)量[5]。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)氣門(mén)生產(chǎn)企業(yè)，主要依靠手工檢測(cè)完成氣門(mén)桿端面跳動(dòng)的測(cè)量自動(dòng)化程度不高[6-8]，亟需研制一款自動(dòng)化程度高的氣門(mén)桿端面跳動(dòng)測(cè)量?jī)x。文中基于LabVIEW設(shè)計(jì)了可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)接收、分析與處理，以圖表形式輸出數(shù)據(jù)，結(jié)束后自動(dòng)生成測(cè)量報(bào)表的氣門(mén)桿端面跳動(dòng)測(cè)量?jī)x軟件部分。

1 儀器設(shè)計(jì)方案

為了對(duì)氣門(mén)桿端面的跳動(dòng)誤差參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，選用機(jī)械式測(cè)量方法對(duì)氣門(mén)端面圓跳動(dòng)公差帶進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)試系統(tǒng)硬件主要是由氣門(mén)固定加緊裝置和驅(qū)動(dòng)裝置和測(cè)量及數(shù)據(jù)處理裝置組成，所述的氣門(mén)固定夾緊裝置主要由安裝在底座上的支撐氣門(mén)水平放置的精密V形架，手柄等組成，驅(qū)動(dòng)裝置由2軸步進(jìn)電機(jī)，同步帶，測(cè)量裝置由萬(wàn)向磁力表架和電感測(cè)微儀（Maghr C1208）組成，并在工控機(jī)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理及UI交互等，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 1所示，其機(jī)械裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

圖2 機(jī)械裝置圖

測(cè)量前，放置好氣門(mén)后壓下手柄，并將電感測(cè)微儀測(cè)頭與端面接觸。同步帶由電機(jī)驅(qū)動(dòng)并帶動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，工件隨軸承轉(zhuǎn)動(dòng)。測(cè)量時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)通過(guò)串口傳輸至工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。測(cè)量結(jié)束時(shí)，移開(kāi)傳感器，抬高手柄，取下氣門(mén)。

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測(cè)量系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)使用LabVIEW軟件進(jìn)行編程[9，10]，LabVIEW是一種虛擬程序開(kāi)發(fā)軟件，類(lèi)似于C和BASIC開(kāi)發(fā)環(huán)境，但不同于其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，LabVIEW使用的是圖形化編輯語(yǔ)言G編寫(xiě)程序，即在圖形框架內(nèi)編程。為了后續(xù)更新、維護(hù)與拓展，在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用模塊化思想，整個(gè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)通信模塊，數(shù)據(jù)處理模塊組成，其中數(shù)據(jù)處理模塊又包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，跳動(dòng)誤差處理模塊，報(bào)表生成模塊等，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

其中通信模塊主要利用串口通信協(xié)議，數(shù)據(jù)接收端口（COM）通過(guò)RS-232接口線實(shí)現(xiàn)與電感傳感器間的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)處理模塊中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊將數(shù)據(jù)以表格的形式存儲(chǔ)起來(lái)方便直接使用。由于粗大誤差會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生明顯的歪曲，在跳動(dòng)誤差處理模塊中排除了數(shù)據(jù)中的粗大誤差[11]，對(duì)數(shù)據(jù)的格式和誤差作進(jìn)一步的處理后輸出直角坐標(biāo)圖和極坐標(biāo)圖。報(bào)表生成模塊是將測(cè)量結(jié)果生成報(bào)表[12]，以便保存報(bào)表至文件，也可以通過(guò)編程把報(bào)表發(fā)送到本地或網(wǎng)絡(luò)上的打印機(jī)，便于后續(xù)的使用。方案設(shè)計(jì)流程圖如圖4所示。

圖4 軟件設(shè)計(jì)流程圖

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

該測(cè)試系統(tǒng)用于氣門(mén)桿端面跳動(dòng)測(cè)量?jī)x中，可實(shí)現(xiàn)跳動(dòng)公差設(shè)置、測(cè)量結(jié)果的顯示和打印。在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先將手柄按下并將接觸式傳感器與端面接觸。將數(shù)據(jù)接收端口（COM）通過(guò)RS-232接口線實(shí)現(xiàn)與電感測(cè)微儀之間的實(shí)時(shí)傳輸[13]，端口接收到的數(shù)據(jù)可在接收區(qū)顯示。另外，設(shè)置布爾“停止”控件可控制測(cè)量進(jìn)程。同時(shí)顯示數(shù)據(jù)處理前與處理后的數(shù)據(jù)數(shù)組方便數(shù)據(jù)的比對(duì)，并且軟件系統(tǒng)中同時(shí)設(shè)置了直角坐標(biāo)[14]和極坐標(biāo)兩種顯示方式。在測(cè)試平臺(tái)上對(duì)該軟件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[15]，該測(cè)試系統(tǒng)完全可以滿(mǎn)足對(duì)氣門(mén)桿端面跳動(dòng)的測(cè)量與人機(jī)交互的要求。

4 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該軟件測(cè)量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)接收、處理等功能，并且使用者可通過(guò)UI界面讀取測(cè)量結(jié)果。在測(cè)量結(jié)束后單擊“停止”按鈕，用戶(hù)可在自動(dòng)彈出的報(bào)表存儲(chǔ)選項(xiàng)板中選擇本次測(cè)量報(bào)表的存儲(chǔ)位置，以便后續(xù)的報(bào)表打印等。本軟件系統(tǒng)采用模塊化編程，為儀器后續(xù)的功能擴(kuò)展奠定了基礎(chǔ)。綜上，該系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、效率高、擴(kuò)展性好的特點(diǎn)。

圖5 LabVIEW用戶(hù)測(cè)試界面

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Design of software system based on LabVIEW for valve stem run-out measuring instrument

SI Shan-shan，QI Zheng-xing，LU Xiao-long
（College of Manufacturing Science and Engineering，Sichuan University，Chengdu 610065，China）

The dimensional tolerance and geometric tolerance of valve，which is the key component of the engine，are of great importance.Since the traditional manual detection method is inefficient and the accuracy of which is low，the master-slave valve stem run-out error measurement system，consists of IPC and inductive sensor （Mahr C1208），is designed in this paper.Inductance sensor is responsible to the investigation of the stem run-out error，while IPC accomplishes the setting of parameters，data processing and reports output.Besides， the PC control software is designed by LabVIEW （NI Corporation，USA），a graphical programming language.The result of experiments on the test platform show that this software is easy to operate，effective and extensible.

valve detection；stem end；run-out error；software design

TN98

A

1674－6236（2017）10-0084-03

2016-04-06稿件編號(hào)：201604050

司姍姍（1993—），女，山東菏澤人，碩士研究生。研究方向：精密儀器及機(jī)械。