【正文】 基于矢量空間線性分類的恒力彈簧質(zhì)量檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)的目的是采用線性分類的方法設(shè)計(jì)一個(gè)恒力彈簧質(zhì)量檢測(cè)裝置。線性分類技術(shù)是近代信息處理領(lǐng)域中極為重要的技術(shù)，其原理就是根據(jù)平面或者空間中點(diǎn)的某些特征，用一條直線或者一個(gè)平面將這些點(diǎn)分成不同種類，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算以確定最優(yōu)的那條直線或者平面。恒力彈簧由于自身特殊構(gòu)造，具有張力輸出比較穩(wěn)定的特點(diǎn)，它的應(yīng)用十分廣泛，主要用于各種平衡裝置以及各種要求恒力輸出的裝置，如升降平衡裝置、電機(jī)碳刷彈簧等。因此恒力彈簧的質(zhì)量檢測(cè)是極其重要的。整個(gè)設(shè)計(jì)的方案主要從測(cè)量裝置的非電量部件開始一直到數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，控制下位機(jī)工作的同時(shí)也可以對(duì)傳送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行精密的計(jì)算與分析。設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)主要在于上位機(jī)軟件方面，不但要正確無誤的接受和控制下位機(jī)采集數(shù)據(jù)，而且要進(jìn)行高精度處理，線性分類在其中發(fā)揮了重大作用。本文中采用線性分類方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，計(jì)算快速。關(guān)鍵詞：恒力彈簧，線性分類，數(shù)據(jù)采集 ,人機(jī)交互Design of Constant Spring Quality Testing Equipment Based on Classification of Linear Vector SpaceABSTRACTLinear classification technology is in the field of modern information processing, the technology is very important. Linear classification is according to the points plane or some of the characteristics of space, with a straight line or a plane will these points into different kinds, undertake related calculation to determine the optimal the straight line or plane. Hengli spring because of its special structure, has the characteristics of tension output relatively stable, it is mainly used for various balance device and various requirements hengli output devices, such as lifting balance device, electrical carbon brush spring etc. Can say is in production is widespread applications in the field. Therefore constant force spring quality testing is extremely important.This design mainly from measuring devices have been the nonelectric quantity ponents to transfer data to the puter, then humanputer interaction, can not only control the next place machine to work can also transmit the data to the calculation and analysis of precision. The difficulty of this design lies mainly in the PC software, not only should correct under control and acceptance of a machine to collect data, and high precision processing. For hengli spring quality inspection technology has a variety of, such as image matching technology, linear classification technology, this design main application linear classification technology. Linear classification is to use a straight line will coordinate with the measured data are separated, the measurement data is divided in some areas in the space, then ask this group of data fluctuating range, stability, etc, will ultimately measured data, pared with standard data results.KEY WORDS:constant spring,linear classification,data collection,humanputer interaction目 錄摘 要 IABSTRACT II1緒論 1 1 12設(shè)計(jì)方法論述 3 3 3 5 73基于矢量空間線性分類的數(shù)據(jù)處理 9 9 94計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 13 13 13 14 14 15 15 16 165人機(jī)交互與系統(tǒng)測(cè)試 17 17 18 20 23 25總結(jié) 27致 謝 28參考文獻(xiàn) 29附 錄 301緒論隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，恒力彈簧的應(yīng)用無孔不入，小到家庭生活中的家電，例如電暖氣的時(shí)間設(shè)置彈簧，吸塵器的拉線彈簧等。大到工業(yè)中的支撐設(shè)備，例如恒力彈簧支吊架，可以通過它來懸吊和支撐管道及設(shè)備，此時(shí)，當(dāng)管道或設(shè)備產(chǎn)生位移時(shí)，只要在預(yù)先選定的載荷位移內(nèi)，不管其位移變化有多大，它們可以通過恒力彈簧支架而始終獲得恒定的支撐力。從而就不會(huì)給管道或設(shè)備帶來新的附加壓力，這樣就可以避免造成重大的設(shè)備和安全事故。一般在有熱位移較大的重要部位，就應(yīng)考慮設(shè)置恒力彈簧支吊架，由于怛力彈簧支吊架的這一特點(diǎn)，因此在普通熱力發(fā)電廠、核電站、石油和化工等熱動(dòng)力裝置中得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。因此，恒力彈簧的質(zhì)量檢測(cè)是一個(gè)應(yīng)該得到重視的問題。本課題是一個(gè)具有高度實(shí)用價(jià)值的題目，目的是為了結(jié)合學(xué)過的關(guān)于數(shù)據(jù)處理的知識(shí)和計(jì)算機(jī)軟硬件知識(shí)，設(shè)計(jì)一種利用矢量空間線性分類進(jìn)行恒力彈簧張力特性測(cè)試裝置。研究該課題的目的是利用計(jì)算機(jī)對(duì)采集并處理恒力彈簧的張力特性，通過矢量空間分類器對(duì)彈簧的特性加以評(píng)價(jià)，從而為企業(yè)的生產(chǎn)提供參考數(shù)據(jù)，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改進(jìn)生產(chǎn)工藝均有重要作用。這是一個(gè)來自于企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)的課題，具有一定現(xiàn)實(shí)意義。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一方面可以鞏固知識(shí)，另一方面也使得本人親身經(jīng)歷設(shè)計(jì)，有利于打開眼界。完成這個(gè)題目本人理論水平和實(shí)驗(yàn)水平都將有一個(gè)長足的提高，動(dòng)手能力得到鍛煉，眼界得到擴(kuò)展，為本人今后的工作和學(xué)習(xí)積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。隨著恒力彈簧應(yīng)用的普及，恒力彈簧的質(zhì)量能否被認(rèn)可的重要性及其對(duì)社會(huì)的影響也越來越大，與此同時(shí)，基于矢量空間線性分類的恒力彈簧質(zhì)量檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)問題等也越開越具有現(xiàn)實(shí)意義。近年來，我國在工業(yè)方面對(duì)恒力彈簧的應(yīng)用與日俱增，尤其是支吊架恒力彈簧裝置，但是對(duì)于大型恒力彈簧的裝置大部分都是從國外引進(jìn)，因?yàn)槲覈馁|(zhì)量檢測(cè)方面和國外有一定的差距。恒力彈簧吊架在電站設(shè)備、鍋爐及水暖系統(tǒng)等一些要求承受恒定的系統(tǒng)中起著消除變形，產(chǎn)生恒力的作用。恒力彈簧支吊架的質(zhì)量直接影響使用該產(chǎn)品的系統(tǒng)及設(shè)備的工作性能。故對(duì)恒力彈簧支吊架產(chǎn)品的測(cè)試就顯得十分重要。隨著工程數(shù)學(xué)領(lǐng)域不斷的深入，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)于恒力彈簧的測(cè)試裝置不斷的智能化自動(dòng)化，于此同時(shí)對(duì)于采集到數(shù)據(jù)的處理方法也不斷改善，基于矢量空間的線性分類法不是于一種有效、經(jīng)濟(jì)的處理方法，它不像利用圖像處理那樣需要更多的設(shè)備和資源。本設(shè)計(jì)給基于矢量空間線性分類的恒力彈簧質(zhì)量檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)一種設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采樣、傳輸、以及處理。與別的測(cè)試裝置相比，本測(cè)試系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：(1) 穩(wěn)定、可靠；(2) 經(jīng)濟(jì)實(shí)用，成本低，特別適合國內(nèi)中小型企業(yè)的恒力彈簧產(chǎn)品的測(cè)試；(3) 系統(tǒng)界面簡單，使用操作方便。2設(shè)計(jì)方法論述本文是在測(cè)試雙態(tài)彈簧張力的基礎(chǔ)上，對(duì)張力特性進(jìn)行分析，用線性分類的方法計(jì)算出彈簧的拉伸最大長度、張力波動(dòng)范圍及方差，所以在測(cè)試過程中應(yīng)包含測(cè)量張力與拉伸長度、對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)的控制、數(shù)據(jù)接收、處理和分析并得出結(jié)論，根據(jù)這3個(gè)過程，設(shè)計(jì)方法總體框架如下圖21所示：圖21 測(cè)試方法流程圖在本文的設(shè)計(jì)方法中，我們首先通過傳感器將張力和拉伸位移轉(zhuǎn)換為電量，用單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行控制并對(duì)暫時(shí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換的結(jié)果，然后通過計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)輸入，并開發(fā)一個(gè)接收軟件和一個(gè)數(shù)據(jù)處理軟件，接收軟件負(fù)責(zé)對(duì)單片機(jī)的控制和接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析得到數(shù)據(jù)分析結(jié)論。由于合格的恒力彈簧在限定的范圍內(nèi)張力F恒定或者變化緩慢，因此這一測(cè)試系統(tǒng)是通過外事拉力，使得彈簧產(chǎn)生拉伸位移，通過測(cè)量拉伸位移和拉力值得到一個(gè)二維曲線，通過對(duì)這二維曲線的數(shù)據(jù)分析、處理，判斷產(chǎn)品是否合格，并為下一步調(diào)整提供參考建議。因此本系統(tǒng)的關(guān)鍵是測(cè)量兩個(gè)量：其一是拉伸位移量；其二是拉力量。圖22 恒力彈簧測(cè)試機(jī)械裝置圖如圖22所示，該裝置主要由支架、恒力彈簧、拉力傳感器、直線位移傳感器、扶手組成。開始測(cè)量時(shí)，手握扶手向后用力時(shí)，紅色按鈕可傳遞測(cè)量開始的信號(hào)，拉力傳感器將彈簧所受的力轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)傳到A/D轉(zhuǎn)換器中，直線位移傳感器將移動(dòng)的距離轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)傳到A/D轉(zhuǎn)換器等待處理，處理之后傳遞給下位機(jī)，最后經(jīng)下位機(jī)到達(dá)上位機(jī)進(jìn)行分析、處理。(1) 拉力傳感器本設(shè)計(jì)中的雙態(tài)彈簧屬于微小力量型彈簧，其最大承受拉力不超過9N，為了減小測(cè)量中的誤差，在此采用ZLB