型激光高度测量仪的设计与实现

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1、万方数据2013年11月江汉石油职工大学学报JournalofJianghanPetroleumUniversityofStaffandWorkers第26卷第6期CDH一1型激光高度测量仪的设计与实现吴文韬1，张宝和2，何黎霞3，邹毓3(1．中石化江汉石油工程有限公司测录井公司，湖北潜江433123；2．海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽300451；3．长江大学，湖北荆州434023)[摘要]为了提升汽车电动助力转向器产品的质量，降低扭力传感器装配过程中的次品率，在装配线上实时检测扭力传感器基座与外壳的相对高度，设计与实现了用于测量扭力传感器安装

2、高度的(、DH一1型激光高度测量仪。根据开发实例，详细讨论了CDH一1型激光高度测量仪的功能原理、实现方案，得出了CDH一1型激光高度测量仪设备的应用，能有效提高汽车电动助力转向器产品质量、降低次品率。[关键词]CDH一1型激光高度测量仪；汽车辅助部件；助力转向器；扭力传感器；次品率[中图分类号]TH715．1[文献标识码]A[文章编号]1009—301X(2013)06—0058一03扭力传感器是汽车辅助助力转向器的主要部件之一。扭力传感器的质量直接关系到驾乘舒适度和行车安全，而扭力传感器在传动轴装配过程中，其基座与外壳的距离精度直接影响到产品性能

3、特性。为此，设计了扭力传感器传动轴装配过程中用于检测基座与外壳相对高度的CDH一1型激光高度测量仪(以下简称CDH一1型测量仪)。1系统功能原理CDH一1型测量仪就是为了确保产品质量订制的检测设备，试验台主要适用于接触式扭力传感器装配过程的精度校验，并根据检测结果进行单项和综合判定产品是否合格。因为扭力传感器的装配精度直接关系到主副信号输出特性，并影响到转向器的操作舒适度及行车的安全性能。CDH一1型测量仪的主要测试原理是当系统检测到待测扭力传感器接人设备，并启动检测按键后，由气缸压紧扭力传感器，伺服电机带动扭力传感器做往返运动，实时采集激光测距传感

4、器的输出信号、伺服电机的位移信号，绘制实时曲线图标，并自动对数据进行分析、判断。在测试界面上实时显示前面连续100个产品的数据曲线，曲线中包括设定的上下限曲线(判定条件)。并实时计算前面loo个产品的PPK值(PPK是SPC中控制图中用来计算工序性能或叫过程性能的指数。PPK是过程性能指数，也就是说它所表示的是过程在过去一段时间内的表现。)，便于实时观察产品质量的稳定性。H)K计算方法如下：第1步，计算数据的平均值)渤，．。第2步，计算数据的标准差：厂■—可——————一俨√南，善，hil)2第3步，计算PP和PPK。PP一(U．SL—LSL)／(6

5、*艿)PPK一{1一赢(X—k)／[(U-SL—K、L)／2]}／(3*艿)式中：UsL一规范上限值，Ⅱ1In；LSL一规范下限值，mm；X一规范中心值，mm。2系统实现及特点CDH一1型测量仪主要分硬件部分和软件部分。硬件部分由气缸、伺服电机、伺服卡、采集卡、工控机等来协调待测扭力传感器的运转。软件部分的主要功能是驱动电机、气缸协同工作，控制设备运行，实时采集高度、输出电压等数据参数，计算产品的PPK和CPK值，绘制图表报告，并标定产品是否合格。2．1硬件部分的实现CDH一1型测量仪硬件部分主要是来控制扭力传感器和电机、气缸的协调动作，实时进行数据

6、采集(见图1)。1)气缸。测试过程开始前固定待测扭力传感器。2)伺服电机。用来控制扭力传感器的平行移动，并反馈精确位移。3)采集卡。选用MPCI6280采集卡。用来采集供电电压、位移、高度等实时参数。4)伺服卡。本测量仪选用研华PCI1240U(四轴)[收稿日期]2013一07—25[第一作者简介]吴文韬(1976一)，男．工程师，现在中石化江汉石油工程有限公司测录井公司从事计算机网络管理工作。万方数据吴文韬，等．CDH一1型激光高度测量仪的设计与实现59伺服卡。硬件部分的工作原理主要是根据检测试验所确定的动作来完成。采用多功能采集卡进行模拟、数字信

7、号的输入输出采集，伺服卡控制电机的各种运动状态(不同转速、方向)。测量仪硬件模块伺服昔采集卡控制气缸Il控制伺服电机JI伺服脉冲信号lIaD激光传感雕正II反向Jl向测II复试ll位图1(=DH一1型激光高度测量仪硬件组成框图2．2软件部分的实现CDH一1型测量仪软件主要是控制硬件部分协同工作，控制电机转速、方向，控制气缸松开、压紧，并实时采集输出信号数据，将所采集的数据实时保存并在测量完毕后绘制各项测试报告，以数据曲线的方式直观反映各参数之间的特性，并完成数据的分析处理、计算最终结果。软件系统各模块功能如下：1)数据存储模块。系统运行配置文件存储为

8、ini配置文件；扭力传感器的基本参数信息、电机控制参数、实时采集数据等存放于SQLSERVER数据库，方便查