【正文】 量工件的增大 ,系統(tǒng)往往需要配有高精度的長導(dǎo)軌 ,不適合于在線實(shí)時(shí)測(cè)量 ,適合于離線抽檢 激光準(zhǔn)直儀法是以激光光束的能量中心線為直線基準(zhǔn) ,由光電位置敏感元件進(jìn)行測(cè)量。左、右一對(duì)硅光電池 ,可用來測(cè)量靶子相對(duì)于激光束在水平方向上的偏移 。目前國內(nèi)外在圓度、平行度以及表面 粗 糙度等計(jì)量領(lǐng)域甚至已達(dá)到納米級(jí)測(cè)量精度水平 ,然而直線度的測(cè)量精度卻不高 ,特別是在大長度范圍的直線度測(cè)量領(lǐng)域 ,其精度水平更遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他計(jì)量項(xiàng)目。因此 ,對(duì)國內(nèi)直線度測(cè)量方法進(jìn)行研究 ,具有重要的意義。 檢測(cè)機(jī)結(jié)構(gòu)如下圖所示 所示。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 2 總體方案設(shè)計(jì) 相關(guān)參數(shù) 管材 直徑為 1040mm，管長 4000mm。 射線檢測(cè)是利用射線（ X 射線、γ射線、中子射線等）穿過材料或工件時(shí)的強(qiáng)度衰減，檢測(cè)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不連續(xù)性的技術(shù)。 由于射線檢測(cè)存在很大的輻射性，對(duì)人體有一定的傷害，因此選擇“超聲波檢測(cè)合金管壁厚”的方法。 圖 3 超聲波測(cè)厚原理圖 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 采用超聲波檢測(cè)壁厚時(shí)， 探頭必須很好地與空氣隔絕，因?yàn)榧词股倭康目諝獯嬖谝矔?huì)造成超聲波的劇烈發(fā)散，使得測(cè)量不準(zhǔn)，甚至無法測(cè)量的情況發(fā)生。 對(duì)于每個(gè)截面壁厚的測(cè)量，方法類似，可通過選取某點(diǎn)作為起始點(diǎn)開始測(cè)量，再等角度間隔測(cè)量下一點(diǎn)，如此循環(huán)下去，直至該截面測(cè)量結(jié)束，如圖 5所示。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 圖 6 加工方案圖 螺旋線軌跡的螺距應(yīng)為磨頭移動(dòng)速度與合金管轉(zhuǎn)動(dòng)速度之比。 測(cè)量單個(gè)截面的壁厚時(shí)，傳感器不動(dòng)，合金管轉(zhuǎn)動(dòng)，合金管每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，傳感器便測(cè)量一個(gè)點(diǎn)。 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。如圖 9 所示，由于不同截面厚度不同，因此在移動(dòng)至下一截面時(shí)，要求密封塊必須在移動(dòng)過程中活動(dòng)良好，否則無法測(cè)量或者測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。 圖 10 氣缸 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 WSD4YA16/M16萬向聯(lián)軸器，如圖 11所示。測(cè)量完一個(gè)截面后，磨頭電機(jī)帶動(dòng)密封塊軸向移動(dòng)一定距離，開始測(cè)量下一個(gè)截面直至結(jié)束。因此須將傳感器與數(shù)據(jù)采集卡相連接，同時(shí)將采集卡安裝到工控機(jī)中，將采集到的數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 如圖 13 所示。 三、干擾信號(hào)的屏蔽 由于在實(shí)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(yīng)措施隔離干擾信號(hào)，從而使得獲得的壁厚數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。磨削一次完成后檢查是否達(dá)到要求，如果仍未達(dá)到要求，則再磨削一次，如此循環(huán)下去，直至壁厚達(dá)到允許范圍內(nèi)。由于所用檢測(cè)裝置為萬向節(jié)浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)密封塊壓下時(shí)，可能沒有與合金管表面貼合良好，因此讓合金管先轉(zhuǎn)動(dòng) 30度，然后反轉(zhuǎn) 30度，從而使二者在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中自動(dòng)調(diào)節(jié)達(dá)到理想的狀態(tài)。合金管轉(zhuǎn)動(dòng) 18度，磨頭移動(dòng)速度為 4000mm/min M50 ’開始檢測(cè) G04 ’暫停 M51 ’停止檢測(cè) G01 X= 0 A=DC( 36) F 4000 39。對(duì)第一個(gè)截面進(jìn)行第三次檢測(cè) G01 X= 0 A=DC( 0) F 4000 M50 G04 M51 G01 X= 0 A=DC( 18) F 4000 ...... ...... ...... G01 X= 0 A=DC( ) F 4000 M50 G04 M51 M33 39。 定義二維數(shù)組第一維下標(biāo)上界為 N1，第二維下標(biāo)上界為 N2。為了提取每點(diǎn)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(gè)空格去掉，然后用 replace 函數(shù)將每行的兩個(gè)空格替代為一個(gè)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(gè)數(shù)。 相應(yīng)程序段如下（詳見附表） Option Explicit Dim N1, N2 As Integer 39。A 軸轉(zhuǎn) 速，磨頭移動(dòng)速度 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 Dim count1 As Integer Dim count2 As Integer Dim a(), b(), c(), d() As Single Dim e(), f() As Boolean Sub GetParam() dis = Val() 39。測(cè)量角度 FeedRateGA = Val() 39。每個(gè)截面測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量 End Sub 39。確定數(shù)組 a， b， c的一維下標(biāo) q2 = n Mod (N2 + 1) 39。 判斷每點(diǎn)的三次壁厚檢測(cè)值是否異常，可按照?qǐng)D 19所示的流程圖 1來處理 （可見附錄） 。 如此循環(huán)，直至判斷完一個(gè)截面所有點(diǎn)檢測(cè)值是否異常。開始檢測(cè)下一個(gè)截面時(shí)，截面 異常點(diǎn)數(shù)清零 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 For j = 0 To N2 S1 = Abs(a(i, j) b(i, j)) S2 = Abs(b(i, j) c(i, j)) S3 = Abs(c(i, j) a(i, j)) If (S1 = ) And (S2 = ) And (S3 = ) Then e(i, j) = False d(i, j) = (a(i, j) + b(i, j) + c(i, j)) / 3 ElseIf (S1 ) And (S2 ) And (S3 ) Then e(i, j) = True d(i, j) = 0 count1 = count1 + 1 Else If S1 = Then e(i, j) = False d(i, j) = (a(i, j) + b(i, j)) / 2 End If If S2 = Then e(i, j) = False d(i, j) = (b(i, j) + c(i, j)) / 2 End If If S3 = Then e(i, j) = False d(i, j) = (a(i, j) + c(i, j)) / 2 End If End If Next j 39。 圖 20 截面替代圖 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 即從檢測(cè)起點(diǎn)的截面開始向后搜索，找到第一個(gè)數(shù)據(jù)正常的截面，并將該截面所有點(diǎn)的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)賦值到前面所有截面的所有點(diǎn)。從第一個(gè)數(shù)據(jù)正常的截面開始，逐個(gè)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 If q m Then For i = q + 1 To m If f(i) = True Then For j = 0 To N2 d(i, j) = d(i 1, j) Next j End If Next i 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 End If 處理完異常截面后，對(duì)于正常截面的異常點(diǎn)，可采用相同的方法進(jìn)行處理，如圖22所示。搜索截面 i的第一個(gè)數(shù)據(jù)正常的點(diǎn) ,并將該點(diǎn)數(shù)據(jù) 賦值到前面的所有點(diǎn) For i = 0 To m Do While d(i, k) = 0 k = k + 1 Loop If k 0 Then For j = 0 To k 1 d(i, j) = d(i, k) Next j End If 39。 Ang(j)。如圖 25所示， d（ 0,8） 為 ， d（ 0,9）為 0，即第一個(gè)截面 180度的點(diǎn)壁厚值異常，由圖 24可知，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，該點(diǎn)壁厚變成 ，即將其壁厚值由前一個(gè)正常的點(diǎn)替代。由于只對(duì)合金管有限個(gè)截面進(jìn)行壁厚數(shù)據(jù)采集，用這些截面的數(shù)據(jù)來反應(yīng)整根管坯的壁厚情況。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 42 定義螺距為 GrindingPitch，則螺距 =磨頭移動(dòng)速度 /A 軸轉(zhuǎn)速，即 GrindingPitch = FeedRateGX / FeedRateGA。 對(duì)于壁厚滿足要求的截面，磨頭應(yīng)當(dāng)抬起，因此采用變量 NoGrinding 來判斷某截面是否需要修磨。 圖 27 上圖中，由磨削起點(diǎn)和磨削終點(diǎn)可以確定兩個(gè)區(qū)間，因此必須找到壁厚超差的那個(gè)區(qū)間，可通過定義一個(gè)變量 Pmax 來確定。 相應(yīng)程序段如下（詳見附錄） 39。合金管轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度，磨頭軸向移動(dòng)相應(yīng)距離，完成對(duì)壁厚超差點(diǎn)的磨削。 是 否 轉(zhuǎn) 過 一 圈需 要 通 磨u = 0該 點(diǎn) 所 在 截 面 是否 需 要 修 磨進(jìn) 行 整 圈 磨 削磨 頭 抬 起對(duì) 待 磨 削 區(qū) 間 進(jìn) 行磨 削u = u + 1r = r + 1u = s u mYNNYNYNYr = pY結(jié) 束 圖 28 流程圖 5 相應(yīng)程序段如下（詳見附錄） ’整根合金管磨削所需次數(shù) p = Int((errormax nominal_thickness) / nominal_Gringding_quantity) If p = 1 Then 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 合金管數(shù)控砂帶磨床測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 46 p = 1 End If ’坐標(biāo)原點(diǎn)位置 Print 100, TRANS XStartPosition= + Str(XStartPosition) Dim sum As Long ’總磨削點(diǎn)數(shù) Dim currentX As Single ’當(dāng)前點(diǎn)的坐標(biāo)值 sum = Round(workpiece_long * PiontNum / GrindingPitch) Dim FullGringding As Boolean Dim NoGrinding As Boolean Dim u As Integer Dim Pmax As Integer Dim Pstart As Integer ’磨削起點(diǎn) Dim Pend As Integer ’磨削終點(diǎn) Dim delta As Integer Dim f As Integer ’磨削點(diǎn)所在截面 Dim currentAngle As Integer ’當(dāng)前角度