【正文】 S7型拉力傳感器。ZLBS7型拉力傳感器采用了箔式應(yīng)變片貼在合金鋼彈性體上，承受拉、壓力均可，具有測量精度高、穩(wěn)定性能好、溫度漂移小、輸出對稱性好、結(jié)構(gòu)緊湊，規(guī)格齊全?？捎糜谖⑿×α康臏y量等。傳感器電氣特性參數(shù)如表21所示。表21 拉力傳感器電氣特性量程、20kg綜合精度%FS靈敏度2 177。 mV /V蠕變177。％FS/30min非線性177。%滯后誤差177。%重復(fù)性誤差177。%零點(diǎn)溫度系數(shù)零點(diǎn)溫度系數(shù)輸出溫度系數(shù)177。%℃輸入阻抗350177。15Ω輸出阻抗350177。15Ω絕緣電阻≥5000 MΩ供橋電壓10 VDC工作溫度范圍20 +70℃允許過負(fù)荷150%防護(hù)等級IP67(2) 直線位移傳感器待測雙態(tài)彈簧的最大長度為50mm，為了減小誤差增加測量精度，本設(shè)計(jì)采用位移傳感器LTSV2，該傳感器的技術(shù)參數(shù)如表22所示。表22 直線位移傳感器電氣特性LTSV2系列0`5075100130150175200電行程()mm5378103133153178204可用電行程()mm5176101131151176202機(jī)械行程()mm5579104135155179204工作電壓DC1224 V輸出信號DC05 V獨(dú)立線性率%解析度rInfinite 無斷建議電流mA10使用溫度176。C0 到 80防護(hù)等級IPIP54（標(biāo)準(zhǔn)），IP65（選購）操作力N(IP54),不大于5N（IP65）功率W2W 10W震動GIEC 6826：1982 10G沖擊GIEC 68229：1968 40G外殼尺寸Amm144169194225245271296整個系統(tǒng)控制的核心部分是采用有大存儲容量、高精度、高運(yùn)算速度與處理能力的數(shù)字計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。對于數(shù)字計(jì)算機(jī)能夠直接產(chǎn)生控制下位機(jī)鎖存、傳輸數(shù)據(jù)。而位拉伸位移量和拉伸張力由傳感器產(chǎn)生的均為模擬量。模擬量必須轉(zhuǎn)換為數(shù)字量才能為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所接受。由于工作現(xiàn)場可能存在著強(qiáng)的電、磁干擾（如電弧焊、大功率的機(jī)床的啟停等），因而本系統(tǒng)用模/數(shù)轉(zhuǎn)換方案，減少傳感器產(chǎn)生的模擬量在長距離傳送過程中所受強(qiáng)電、磁干擾，在傳感器旁即完成放大，A/D轉(zhuǎn)換，形成數(shù)字量，再將所得數(shù)字量送向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所有這一切中間控制過程可以由一個小的單片機(jī)系統(tǒng)完成。本系統(tǒng)采用單片機(jī)作下位機(jī)，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)。用PC機(jī)作上位機(jī)，負(fù)責(zé)控制單片機(jī)對數(shù)據(jù)的鎖存、發(fā)送，并將發(fā)送來的數(shù)據(jù)分、處理之后，將結(jié)果顯示在界面上。整個硬件描述系統(tǒng)圖23所示：圖23 硬件系統(tǒng)圖(1) 拉力信號采集電路本電路采拉力傳感器，由于本設(shè)計(jì)中對壓力變化的要求嚴(yán)格測量，所以采用用ZLBS7型拉力傳感器，見圖24。輸入電壓為10V，最大負(fù)載可選擇為10N，滿量程輸出為20mV，為了防止壓力傳感器的反饋，采用AD581穩(wěn)壓芯片，輸入電壓為12V，輸出電壓為10V。由于ZLBS7輸入最大電壓為20mV，而后面的A/D轉(zhuǎn)換芯片用ads7825，其輸入電壓為10~+10，當(dāng)壓力傳感器滿量程時輸出邏輯電平選擇為5V，因此用放大器OP04芯片構(gòu)成增益為Avo的放大電路。圖24 拉力信號采集電路(2) 拉伸長度信號采集電路LTSV2系列直線位移傳感器擁有信號轉(zhuǎn)換和放大的作用，因此在本設(shè)計(jì)中無需對其放大，直接將輸出信號傳遞給A/D轉(zhuǎn)換電路。下位機(jī)控制系統(tǒng)由A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、RS232接口組成。A/D轉(zhuǎn)換采用十六位精度的ADS7825芯片，他是多通道十六位主次比較式轉(zhuǎn)換器，分辨率為1/65535，其與單片機(jī)接口十分簡單。由于采集的數(shù)據(jù)較多，所以對單片機(jī)進(jìn)行外存擴(kuò)展，采用6114芯片。單片機(jī)采用Atmel公司的AT89C51,其結(jié)構(gòu)由4KB Flash Rom、128B RAM、32個I/O、2個UART組成，其中還包含2個32位定時器等。計(jì)算機(jī)串口為RS232電平，所以本設(shè)計(jì)中下位機(jī)與上位機(jī)之間采用RS232電平通信，采用MAX232芯片。在PC機(jī)與單片機(jī)之間采用RS232電平，不僅可以增加數(shù)據(jù)的傳輸路徑，也可以達(dá)到和PC機(jī)串口相同的邏輯電平。下位機(jī)控制系統(tǒng)電路圖見圖25。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完畢之后將數(shù)據(jù)傳送給下位機(jī)，下位機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信過程為本小結(jié)所要討論的內(nèi)容。單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通信時由于雙方所用的電平不一樣，所以中間要采用RS232轉(zhuǎn)換電路，于此同時雙方采用的通信協(xié)議也是極為關(guān)鍵的。具體介紹請下一節(jié)。圖25 下位機(jī)控制系統(tǒng)電路圖3基于矢量空間線性分類的數(shù)據(jù)處理分類器是一種使待分對象被劃歸某一類而使用的分類裝置或數(shù)學(xué)模型。 他的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在通過學(xué)習(xí)后，可自動將數(shù)據(jù)分到已知類別。應(yīng)用在搜索引擎以及各種檢索程序中。同時也大量應(yīng)于數(shù)據(jù)分析與預(yù)測領(lǐng)域。分類器也是一種機(jī)器學(xué)習(xí)程序，因此歸為人工智能的范疇中。人工智能的多個領(lǐng)域，包括數(shù)據(jù)挖掘，專家系統(tǒng)，模式識別都用到此類程序。對于分類器，其實(shí)質(zhì)為數(shù)學(xué)模型。針對模型的不同，目前有多種分支，包括：Bayes網(wǎng)絡(luò)分類器，決策樹算法，支持向量機(jī)算法等。 我們知道，在一定條件下，基于后驗(yàn)概率或類條件概率密度的分類器可轉(zhuǎn)化為線性分類器。這就是說，線性分類器是基于Bayes決策理論設(shè)計(jì)的分類器的一個特例。貝葉斯分類器的分類原理是通過某對象的先驗(yàn)概率，利用貝葉斯公式計(jì)算出其后驗(yàn)概率，即該對象屬于某一類的概率，選擇具有最大后驗(yàn)概率的類作為該對象所屬的類。線性分類器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，計(jì)算工作量小。一個線性分類器的設(shè)計(jì)主要是它的線性判別函數(shù)和決策超平面。我們先考慮一個兩類問題及其線性判別函數(shù)。設(shè)特征空間維數(shù)為m，即x206。Rm，超平面決策方程可寫為: (31)這里，w=(w1,w2,188。,wm)T為權(quán)值向量，w0為閾值。如果xx2兩個點(diǎn)均在超平面p上，則有 （32）或 （33）顯然，w與x1x2垂直。有時，人們稱w為超平面p的法矢量。將(31)展開得 （34）平面p在坐標(biāo)軸xi上的截距為 （35）圖31 線性分類器決策超平面示意圖圖32 線性分類器決策超平面示意圖圖332給出了線性分類器決策超平面示意圖。圖332指出，一個決策平面將輸入空間分成了兩個區(qū)域，但到底哪個決策區(qū)域?yàn)榉诸惼鲗?shí)際輸出大于0的區(qū)域取決于權(quán)值與閾值的正負(fù)號。例如，p1: l(x)= w1x1+w2x2+188。+wmxm+w0=0與p2:l(x)=w1x1w2x2188。wmxmw0=0所決定的平面完全相同，但它們的決策區(qū)域卻完全相反。因此，在判斷決策區(qū)域時，必須考慮法矢量的方向。根據(jù)該圖，坐標(biāo)原點(diǎn)到?jīng)Q策平面p的歐氏距離為 （36）特征空間任意一點(diǎn)x=(x1,x2,188。,xm)T到?jīng)Q策平面p的Euclid距離為 （37）更一般地，我們有 （38）稱之為點(diǎn)x到平面