CN103090810A - 气缸套变形光电测试系统 - Google Patents

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王根全
狄建兵
姚亮宇
靳永标
辛花
兰银在
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Abstract

本发明涉及气缸套变形光电测试系统,它包括运动执行机构、数据采集子系统和计算机测试控制与数据处理分析系统,运动执行机构、数据采集子系统分别与计算机测试控制与数据处理分析系统连接。该测试系统体积小,重量轻,测量准确、数据储存方便、结果分析到位,便于技术积累和数据库的构建,能够直观反映气缸套的整体变形状态,为内燃机整机性能的评价提高技术参数。

Description

气缸套变形光电测试系统
[0001]
技术领域
[0002] 本发明属于内燃机领域,具体涉及一种气缸套变形光电测试系统。
背景技术
[0003] 气缸套变形测量是内燃机缸体刚度评价的关键技术工作,其测量结果的准确程度与评价结果将关系到内燃机整机性能的最终保证。目前,气缸套变形的测试方法较多,如接触式测量法、非接触电容测量法、光学扫描法、声相延迟法,应变片测量法等。各种测量方法各有特点与不足,就国内产品而言技术成熟度不高,测量过程复杂,不易市场推广与应用。而国外产品价格昂贵,维护保养费用高,一般企业利用率低,资源浪费严重、投资回报周期长等问题。因此,大多数企业常用的测量方法仍然是内径千分尺测量,该方法需人工全过程操作,数据人为读取与记录。内径千分尺测量方法一般只对气缸套上中下三个截面的纵横垂直两个方向进行测量。优点是测量工作经济、操作灵活方便,数据分析简单,结果判断快捷等。但是,该方法由于测量过程由检验员手工操作,测量数据读取与记录方法落后,其测量数据人为因素严重,随机性大,准确性低。气缸套同一截面变形测量两次进行,反映同一截面的变形数据一致性差,变形状态存在不确定性。整个测量过程的测量数据稀少,单一,不能客观反映气缸套的整体变形状态,不能科学评价其变形的内在规律。因此,内径千分尺测量气缸套变形方法只能在装配间或维修厂等装配工艺当中简单应用,不适合作为内燃机研发气缸套技术评价的手段。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种气缸套变形光电测试系统,该测试 系统体积小,重量轻,测量准确、数据储存方便、结果分析到位、便于技术积累和数据库
的构建,能够直观反映气缸套的整体变形状态,为内燃机整机性能的评价提供技术参数。
[0005] 本发明的技术方案:一种气缸套变形光电测试系统,它包括运动执行机构、数据米集子系统和计算机测试控制与数据处理分析系统,其特征是运动执行机构、数据采集子系统分别与计算机测试控制与数据处理分析系统连接;所述的运动执行机构由机构定位夹紧装置、轴向引导块、轴向锁紧装置、直线推杆、步进电机、传感器支架、激光传感器组成,机构定位夹紧装置可以固定该机构于被测缸套内壁上,轴向引导块与机构定位夹紧装置连接,轴向锁紧装置设置在轴向引导块上,直线推杆穿过轴向引导块的导向孔,直线推杆的一端与步进电机连接,传感器支架、激光传感器与步进电机连接;所述的数据采集子系统包括数据采集卡、传感器处理电路和激光位移传感器,数据采集卡、激光位移传感器分别与传感器处理电路连接;所述的计算机测试控制与数据处理分析系统包括运动控制模块、数据采集控制模块和数据处理分析模块,所述的运动控制模块实现对运动执行机构旋转步进电机的参数设置、旋转控制、状态显示、以及电机启动与停止,达到对气缸套圆周方向上的间歇式定位与转换;所述的数据采集控制模块实现驱动数据采集子系统完成数据采集、校正检测,并进行采集模式设置与技术数据保存;数据处理分析模块实现对采集到数据进行数据预处理、变形分析和图形2D/3D显示。
[0006] 本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
1、该系统体积小、重量轻、移动灵活;配置笔记本电脑控制系统易于便携式操作,适于工厂、装配车间、研发部门等现场测量。
[0007] 2、采用非接触光电测试技术的光学原理进行测试,测试光斑直径小(0.2〜
0.5mm),探测空间大,精度高,不受气缸套表面形状影响,测量更可靠。
[0008] 3、该变形测量系统是以测量缸套极径为目的,单截面间歇式360度连续测量,间隔角度人为定义,计算机驱动,自动测量。测量截面一致性强,测量数据全面,在极坐标的曲线描述下,能够准确反映其实际变形状况。
[0009] 4、整体测量可以通过对测试探头进行轴向移动来实现截面定位与转换,保证测试系统在一次装夹下的气缸套三维变形测量,避免了装夹累积误差,保证了各截面测量数据的整体一致性,气缸套三维变形状态客观程度高。
[0010] 5、气缸套变形测量的极径数据,在极坐标空间下,通过傅里叶变换与各阶次系数的提取,实现气缸套变形的细节描述。结合数据库成熟机型的技术标准,从而具备了缸套变形数据分析与评价功能。
[0011] 6、变形测试结果数据通过应用相关可视化技术具备气缸套任意横截面封闭曲线二维描述、三维变形实体状态展示、内孔表面轴向轮廓直线度分析等功能。
[0012] 7、气缸套变形测量、数据采集、结果分析、技术评价等功能基于计算机通讯技术与自主开发的专用软件而高度集成。其测量准确、数据储存方便、结果分析到位、便于技术积累和数据库的构建。
附图说明
[0013] 图1是本发明的结构框图;
图2是本发明中运动执行机构的结构示意图;
图3是本发明中数据采集子系统的结构框图;
图4是本发明中计算机测试控制与数据处理分析系统的结构框图。
具体实施方式
[0014] 一种气缸套变形光电测试系统,如图1所示,它包括运动执行机构、数据采集子系统和计算机测试控制与数据处理分析系统,其特征是运动执行机构、数据采集子系统分别与计算机测试控制与数据处理分析系统连接;如图2所示,所述的运动执行机构由机构定位夹紧装置1、轴向引导块2、轴向锁紧装置3、直线推杆4、步进电机5、传感器支架6、激光传感器7组成,机构定位夹紧装置I可以固定该机构于被测缸套内壁上,轴向引导块2与机构定位夹紧装置I连接,轴向锁紧装置3设置在轴向引导块2上,直线推杆4穿过轴向引导块2的导向孔,直线推杆4的一端与步进电机5连接,传感器支架6、激光传感器7与步进电机5连接;如图3所示,所述的数据采集子系统包括数据采集卡、传感器处理电路和激光位移传感器,数据采集卡、激光位移传感器分别与传感器处理电路连接,在系统软件控制下实现缸套截面距离信息的采集,通过数据校正及检测算法实现截面几何参数的测量;如图4所示,所述的计算机测试控制与数据处理分析系统包括运动控制模块、数据采集控制模块和数据处理分析模块,所述的运动控制模块实现对运动执行机构旋转步进电机的参数设置、旋转控制、状态显示、以及电机启动与停止,达到对气缸套圆周方向上的间歇式定位与转换;所述的数据采集控制模块实现驱动数据采集子系统完成数据采集、校正检测,并进行采集模式设置与技术数据保存;数据处理分析模块实现对采集到数据进行数据预处理、变形分析和图形2D/3D显示。在数据采集过程中由于电子部件性能的稳定性、机械运动装置稳定性以及环境带来的噪声影响,会使传感器采集回来的数据存在奇异点,数据预处理可以有效地剔除奇异点,保证传感器获取数据的稳定性及测量精度。数据预处理后的数据只是缸套截面的极径数据,无法体现缸套变形的量化描述,而变形分析正是利用傅立叶描述子提取缸套变形的傅立叶系数,实现气缸套整体变形特性的量化处理与描述。图形显示主要是利用OpenGL三维可视化技术对预处理后的数据进行三维阵可视化处理显示,以便从直观上反映气缸套的整体变形状况。

Claims (1)

1.一种气缸套变形光电测试系统,它包括运动执行机构、数据采集子系统和计算机测试控制与数据处理分析系统,其特征是运动执行机构、数据采集子系统分别与计算机测试控制与数据处理分析系统连接;所述的运动执行机构由机构定位夹紧装置(I)、轴向引导块(2)、轴向锁紧装置(3)、直线推杆(4)、步进电机(5)、传感器支架(6)、激光传感器(7)组成,机构定位夹紧装置(I)可以固定该机构于被测缸套内壁上,轴向引导块(2)与机构定位夹紧装置(I)连接,轴向锁紧装置(3)设置在轴向引导块(2)上,直线推杆(4)穿过轴向引导块(2)的导向孔,直线推杆(4)的一端与步进电机(5)连接,传感器支架(6)、激光传感器(7)与步进电机(5)连接;所述的数据采集子系统包括数据采集卡、传感器处理电路和激光位移传感器,数据采集卡、激光位移传感器分别与传感器处理电路连接;所述的计算机测试控制与数据处理分析系统包括运动控制模块、数据采集控制模块和数据处理分析模块,所述的运动控制模块实现对运动执行机构旋转步进电机的参数设置、旋转控制、状态显示、以及电机启动与停止,达到对气缸套圆周方向上的间歇式定位与转换;所述的数据采集控制模块实现驱动数据采集子系统完成数据采集、校正检测,并进行采集模式设置与技术数据保存;数据处理分析模块实现对采集到数据进行数据预处理、变形分析和图形2D/3D显示。
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