如何改造連桿稱重機(jī)測量控制系統(tǒng)

    意大利MARPOSS公司20世紀(jì)80年代的生產(chǎn)的連桿測量、稱重機(jī)，控制系統(tǒng)嚴(yán)重老化，故障率高。

一、改造要求

（1） 在傳感器和機(jī)械系統(tǒng)不更換的情況下，只對電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造。經(jīng)改造后的控制系統(tǒng)能與原有的機(jī)械和傳感器系統(tǒng)*匹配。以工控機(jī)能連續(xù)穩(wěn)定工作2個(gè)月為驗(yàn)收依據(jù)。

（2） 用標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件，能一次全部校正測量零位，其工控機(jī)重復(fù)測量精度不得大于0.001mm/20次。
    （3） 顯示屏能顯示以下內(nèi)容。

①對連桿尺寸的測量，正常情況下能顯示（按MARPOSS公司同類產(chǎn)品指示要求） 26個(gè)測量點(diǎn)的實(shí)際值，并用彩色區(qū)分合格與超差。

②傳感器斷線報(bào)警顯示、系統(tǒng)自檢報(bào)警顯示和傳感器單獨(dú)調(diào)*顯示（以整機(jī)驗(yàn)收時(shí)作基準(zhǔn)）。
    ③具有重復(fù)誤差調(diào)零提示。

④能準(zhǔn)確顯示連桿實(shí)際重量，并能將被測連桿按重量誤差自動分組顯示組號（0～9）。

二、改造內(nèi)容
    1． 被測工件圖及測量內(nèi)容（1） 測量工件簡圖見圖1 （圖1中▲為測量用傳感器的示意位置）。

（2） 測量內(nèi)容見表1。


    2． 測量控制系統(tǒng)原理

（1） 系統(tǒng)框圖見圖2。


（2） 工作原理：調(diào)理放大電路，發(fā)出一組6K激勵(lì)信號到此Marposs的傳感器Marposs，傳感器的反饋信號經(jīng)分頻、兩級放大后，變成5V的模擬信號。信號的大小為1.12V/50μm， 經(jīng)ADVANTECH板卡轉(zhuǎn)換為12位的數(shù)字信號，送入西門子的工控機(jī)（PC670）。工控機(jī)對輸入信號進(jìn)行運(yùn)算后，得到終結(jié)果。

（3） 控制設(shè)備。改造后的系統(tǒng)由以下五部分組成。①機(jī)架及MARPOSS的差動變壓器式的傳感器：保留原有的配置，只進(jìn)行調(diào)整及修復(fù)，恢復(fù)原有精度。②工控機(jī): 帶觸摸屏的西門SIMATIC PANCE PC670。③控制板卡：ADVANTECH板卡，共有32路A/D轉(zhuǎn)換電路、8路D/I開關(guān)量電路。

④自制調(diào)理板和放大板電路。

⑤輔助電路：調(diào)理電路的電源、進(jìn)線空氣斷路器具有過載和短路保護(hù)

（4） 數(shù)據(jù)設(shè)定：

①進(jìn)入主菜單的“設(shè)置標(biāo)定值”可以得到工件的公差帶，測量中大于公差帶的數(shù)據(jù)在“測量工件尺寸”用紅色數(shù)字表示，小于公差帶的數(shù)據(jù)在“測量工件尺寸”用綠色數(shù)字表示。

②以標(biāo)準(zhǔn)件為基準(zhǔn)，大于標(biāo)準(zhǔn)件的數(shù)據(jù)為正，小于標(biāo)準(zhǔn)件的數(shù)據(jù)為負(fù)。

三、連桿測量和計(jì)算理論依據(jù)
    1． 原始資料

按甲方提供的連桿053105401圖紙要求進(jìn)行測量。測量用傳感器的布置示圖，用于幾何量的傳感器共22只，見圖1所示編號1～20。
    2． 假設(shè)與規(guī)定

（1） 測量按比較法原理進(jìn)行，假設(shè)由甲方提供的連桿標(biāo)準(zhǔn)件形位誤差可忽略不計(jì)，所提供的尺寸值作為標(biāo)準(zhǔn)量。
（2） 規(guī)定所有的傳感器測頭向外時(shí)為正，向內(nèi)為負(fù)。如測內(nèi)孔傳感器測頭由圓心向外為正，向圓心為負(fù)。
（3） 內(nèi)孔計(jì)算的理論依據(jù)。內(nèi)孔計(jì)算采用小二乘圓法，設(shè)小二圓中心O' 的坐標(biāo)為（a，b），半徑為R0按小

二乘法原理，有


式中：ri———為被測實(shí)際輪廓上第i點(diǎn)HO'的向距離。小二乘圓中心O的坐標(biāo)（a，b） 與半徑R可由下列各式近似求得

式中：Xi，Yi——實(shí)際輪廓上等分角間隔點(diǎn)Pi的坐標(biāo)值；
    ri'——測點(diǎn)Pi孔坐標(biāo)原點(diǎn)（標(biāo)準(zhǔn)件內(nèi)孔中心）的徑向距離；
    n—————實(shí)際輪廓間隔數(shù)。

四、效果

系統(tǒng)改造后，用標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件測量，其測量精度為0.000 8mm/20次。實(shí)際精度指數(shù)為0.5，達(dá)到了新設(shè)備的出廠要求。與老系統(tǒng)相比調(diào)零方便，并增加了各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能。