【正文】 同時(shí)向在大學(xué)四年學(xué)習(xí)期間在學(xué)習(xí)和生活上給予我許多幫助的領(lǐng)導(dǎo)、各位老師及2007級(jí)的全體同學(xué)表示感謝。還有就是怎么實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)方面的自動(dòng)化，不用人為的去拉彈簧，用戶(hù)只需坐在計(jì)算機(jī)前操作即可實(shí)現(xiàn)彈簧的一系列測(cè)試，除此之外，在編程過(guò)程中應(yīng)用的MSComm控件沒(méi)有直接用API那么靈活，無(wú)論是在時(shí)間還是控件復(fù)雜度來(lái)說(shuō)直接用API編程效果最好，使用API也使軟件的移植性較好。如果以上兩個(gè)條件都合格，并且張力標(biāo)準(zhǔn)波動(dòng)方差實(shí)測(cè)波動(dòng)方差，那么可以判定該彈簧是合格的，如果有一個(gè)條件不符合，那么該彈簧不合格。設(shè)點(diǎn)A(xa1,xa2)、B(xb1,xb2)是C區(qū)的兩個(gè)點(diǎn),則可構(gòu)成方程組，根據(jù)公式（54）、（55）可求的 （56） （57）將式w2,w0帶入式（51）求出即求出分類(lèi)線(xiàn)l1(x)=0。在線(xiàn)性分類(lèi)器中可以處理多維空間和多類(lèi)問(wèn)題，本文主要針對(duì)二維和兩類(lèi)數(shù)據(jù)處理的。因此，在SerialComm程序的發(fā)送數(shù)據(jù)窗口看到的就是增加了1000倍的四位十六進(jìn)制數(shù)，高字節(jié)表示低8位，低字節(jié)表示高8位。“判斷數(shù)據(jù)”可以將用戶(hù)輸入的參考指標(biāo)和實(shí)測(cè)參數(shù)進(jìn)行比較，得出該組數(shù)據(jù)是否合格。這部分較復(fù)雜，包含的內(nèi)容也較多。數(shù)據(jù)位默認(rèn)位8為，可以在下拉列表中選擇8位。(1) A部分。該模塊中，先輸入標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，然后根據(jù)實(shí)際計(jì)算出的參數(shù)進(jìn)行分析、判斷，從而的出彈簧是否合格?？梢酝ㄟ^(guò)點(diǎn)的分布情況分析恒力彈簧在某個(gè)范圍內(nèi)是否合格。該屬性用于查詢(xún)方式接收。InputMode 設(shè)置從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的格式，Long類(lèi)型。MSComm是Microsoft公司提供的簡(jiǎn)化Windows下串行通信編程的ActiveX控件，它為應(yīng)用程序提供了通過(guò)串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單方法。Windows中串口是以文件的形式被打開(kāi)和訪(fǎng)問(wèn)的。應(yīng)用程序要使用串口進(jìn)行通信，必須使用之前向操作系統(tǒng)提出資源申請(qǐng)要求（打開(kāi)串口），通信完成后必須釋放資源（關(guān)閉串口）。上位機(jī)的軟件由C++語(yǔ)言基于MFC在Visual studio 2010平臺(tái)編寫(xiě)，主要分為以下幾個(gè)模塊：數(shù)據(jù)的傳輸、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、顯示模塊、數(shù)據(jù)的分析處理、數(shù)據(jù)的判斷。上位機(jī)用一個(gè)具有快速、高處理能力、大存儲(chǔ)容量的PC機(jī)作為上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理、分析。推廣以一下，兩點(diǎn)xi、xk若經(jīng)過(guò)兩個(gè)線(xiàn)性變換l1(x)和l2(x)，即線(xiàn)性分類(lèi)器的輸出為2，相互之間的位置將發(fā)生變化，如圖34所示。思考一下，如何使有向距離l(x)變大。將(31)展開(kāi)得 （34）平面p在坐標(biāo)軸xi上的截距為 （35）圖31 線(xiàn)性分類(lèi)器決策超平面示意圖圖32 線(xiàn)性分類(lèi)器決策超平面示意圖圖332給出了線(xiàn)性分類(lèi)器決策超平面示意圖。線(xiàn)性分類(lèi)器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算工作量小。同時(shí)也大量應(yīng)于數(shù)據(jù)分析與預(yù)測(cè)領(lǐng)域。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。輸入電壓為10V，最大負(fù)載可選擇為10N，滿(mǎn)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。對(duì)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)。%滯后誤差177。開(kāi)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(kāi)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(xiàn)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。故對(duì)恒力彈簧支吊架產(chǎn)品的測(cè)試就顯得十分重要。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(guò)矢量空間分類(lèi)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。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(wú)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(xiàn)性分類(lèi)在其中發(fā)揮了重大作用。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。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(chǎng)、核電站、石油和化工等熱動(dòng)力裝置中得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，我國(guó)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(guó)外引進(jìn)，因?yàn)槲覈?guó)的質(zhì)量檢測(cè)方面和國(guó)外有一定的差距。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(guò)外事拉力，使得彈簧產(chǎn)生拉伸位移，通過(guò)測(cè)量拉伸位移和拉力值得到一個(gè)二維曲線(xiàn)，通過(guò)對(duì)這二維曲線(xiàn)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。表21 拉力傳感器電氣特性量程、20kg綜合精度%FS靈敏度2 177。15Ω絕緣電阻≥5000 MΩ供橋電壓10 VDC工作溫度范圍20 +70℃允許過(guò)負(fù)荷150%防護(hù)等級(jí)IP67(2) 直線(xiàn)位移傳感器待測(cè)雙態(tài)彈簧的最大長(zhǎng)度為50mm，為了減小誤差增加測(cè)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。本系統(tǒng)采用單片機(jī)作下位機(jī)，對(duì)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)。由于采集的數(shù)據(jù)較多，所以對(duì)單片機(jī)進(jìn)行外存擴(kuò)展，采用6114芯片。圖25 下位機(jī)控制系統(tǒng)電路圖3基于矢量空間線(xiàn)性分類(lèi)的數(shù)據(jù)處理分類(lèi)器是一種使待分對(duì)象被劃歸某一類(lèi)而使用的分類(lèi)裝置或數(shù)學(xué)模型。 我們知道，在一定條件下，基于后驗(yàn)概率或類(lèi)條件概率密度的分類(lèi)器可轉(zhuǎn)化為線(xiàn)性分類(lèi)器。,wm)T為權(quán)值向量，w0為閾值。因此，在判斷決策區(qū)域時(shí)，必須考慮法矢量的方向。這里q為xixk與w之間的夾角。因此，線(xiàn)性分類(lèi)器只對(duì)處理不同類(lèi)別的樣本分布在特殊區(qū)域的情況才是有效的。由于RS232C通訊協(xié)議中自身不包含地址信息，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用將對(duì)下位機(jī)編址，即利用一個(gè)字節(jié)作為上位機(jī)對(duì)下位機(jī)的控制命令。這就需要在PC端設(shè)計(jì)相應(yīng)的串口通信程序。針對(duì)串口通信，微軟公司專(zhuān)門(mén)提供了MSComm或SPComm等通信控件，使用該控件進(jìn)行串口通信設(shè)計(jì)是十分方便的，程序員不必花時(shí)間去了解復(fù)雜的API函數(shù)。動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)是一些過(guò)程或者函數(shù)的集合。其格式為“B,P,D,S”B表示波特率，P表示奇偶校驗(yàn)，D表示字節(jié)有效位，S表示停止位。Output 向發(fā)送緩沖區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，Variant類(lèi)型。CommEvent 串口事件，Short類(lèi)型。通過(guò)比較接受到的拉力數(shù)據(jù)，得出最大值和最小值，最大值和最小值區(qū)域極為張力的波動(dòng)區(qū)間。Shows應(yīng)用程序的主界面見(jiàn)圖52。兩個(gè)端口用的波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位，因此這四項(xiàng)設(shè)置每項(xiàng)都是被兩個(gè)端口共享的。當(dāng)按C部分中的“數(shù)據(jù)請(qǐng)求”按鈕時(shí)，程序通過(guò)兩個(gè)串口向下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求指令，下位機(jī)接受到該指令后會(huì)立刻將自己鎖存的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)又通過(guò)發(fā)送指令的那兩個(gè)串口接收發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，一邊接受數(shù)據(jù)一邊通過(guò)該部分下方的彈簧模擬圖模擬彈簧拉伸狀態(tài)實(shí)現(xiàn)外觀(guān)上的實(shí)時(shí)性，可以使用戶(hù)方便的知道數(shù)據(jù)接收的時(shí)刻狀態(tài)。張力波動(dòng)方差是先求出張力數(shù)據(jù)的平均值，然后求出方差值，此過(guò)程雖然簡(jiǎn)單，但計(jì)算次數(shù)繁瑣，尤其是數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，編寫(xiě)這部分的算法時(shí)花了翻小功夫。如圖555 所示，打開(kāi)COM2端口和COM4端口，COM2端口發(fā)送張力數(shù)據(jù)，COM4端口發(fā)送拉伸位移數(shù)據(jù)。（1） 張力波動(dòng)方差的求解設(shè)x1,x2,...,xn為計(jì)算機(jī)接收到的n個(gè)張力數(shù)據(jù)，其平均值為 （51）方差為 （52）在進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷的過(guò)程中，如果計(jì)算出的方差d小于或等于給出的標(biāo)準(zhǔn)方差d標(biāo)準(zhǔn)，則符合要求，否則不符合。在計(jì)算機(jī)中求解二元一次方程不能用我們經(jīng)常用的消元法求解方法，這里使用萬(wàn)能公式。l1(x)將C1和C兩個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)分開(kāi)，g2(x)將C2和C兩個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)分開(kāi)，C區(qū)域的數(shù)據(jù)為彈簧合格的數(shù)據(jù)點(diǎn)，C1區(qū)域和C2區(qū)域的方形點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)給出的參數(shù)，其中C2區(qū)域的點(diǎn)為（最小拉伸長(zhǎng)度，最小張力），設(shè)為點(diǎn)D，C1區(qū)域的方形點(diǎn)為（最大拉伸長(zhǎng)度，最大張力），設(shè)為點(diǎn)E。雖然對(duì)課題進(jìn)行了很多研究，做了很多工作，但還是存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步的研究。蔡老師在教學(xué)和科研工作中表現(xiàn)出的高尚的思想情操、對(duì)事業(yè)的執(zhí)著追求、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敏銳的洞察力和對(duì)問(wèn)題的獨(dú)到見(jiàn)解與看法，都給本人以莫大的鼓勵(lì)。最后，感謝擔(dān)任我的論文評(píng)審工作的各位專(zhuān)家、教授，謝謝您提出的寶貴意見(jiàn)和建議，使我的論文工作更加完善。從論文的選題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、結(jié)果討論到論文的撰寫(xiě)及最后的定稿，無(wú)不傾注了蔡陳赟老師的心血。（2） 系統(tǒng)的論述了數(shù)據(jù)采集和串行通信系統(tǒng)，以及一些數(shù)據(jù)處理的方法。對(duì)于求解l2(x)=0跟求解l1(x)=0幾乎一樣，唯一不同的是，將所有彈簧的數(shù)據(jù)結(jié)合點(diǎn)帶入求解出的l2(x)之后l2(x)0。只是最終求解出的w2會(huì)有所變化，但這不影響我們所研究的問(wèn)題。其中張力波動(dòng)方差的判斷中只求出其方差，然后和所給出的標(biāo)準(zhǔn)方差進(jìn)行比較即可得出結(jié)果。為了測(cè)試作者專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了一款測(cè)試軟件，命名SerialComm?！皩?shí)測(cè)參數(shù)”部分包含最大拉伸長(zhǎng)度、張力波動(dòng)方差、張力波動(dòng)區(qū)間。圖53 界面分解圖圖54 管理員操作界面(2) B部分。管理員操作界面見(jiàn)圖54。圖51 上位機(jī)軟件流程圖由于該應(yīng)用程序大部分功能為接受數(shù)據(jù)的坐標(biāo)圖形顯示和經(jīng)過(guò)后臺(tái)處理后對(duì)數(shù)據(jù)的顯示，因此以Shows命名的。此模塊主要用來(lái)分析、計(jì)算顯示模塊中需要顯示的參數(shù)。該屬性用于查詢(xún)方式發(fā)送。此屬性對(duì)于單片機(jī)同喜尤為重要。當(dāng)其設(shè)置為1時(shí)，表示選擇COM1串口；設(shè)置為2時(shí)，表示COM2串口。（3） 使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)DLL。已接收為例，系統(tǒng)每接受到一個(gè)字符就產(chǎn)生一個(gè)低級(jí)的硬件中斷，系統(tǒng)的串口驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒔邮艿降淖址腿胼斎刖彌_區(qū)，此時(shí)應(yīng)用程序就可以通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)輸入緩沖區(qū)得到接受到的字符信息。