论文摘要
活塞环是内燃机的重要零件之一,它与气缸壁的密合程度直接决定着发动机的工作效率。活塞环漏光度与闭口间隙是活塞环两项重要的参数,我国以检测活塞环与标准环规间的漏光度来间接反映气密性,同时对装入汽缸中的活塞环闭口间隙也有相应要求。目前国内的活塞环漏光度与闭口间隙检测依然依靠人工目测,检测质量不可靠,工作效率低,劳动强度大。本课题运用先进的光电检测技术及计算机视觉技术,结合可编程逻辑控制器PLC及HMI人机界面,成功研制了活塞环参数自动测量与控制系统,实现了机车柴油机大型活塞环漏光度和闭口间隙自动化、可视化、高速检测与分选。本文主要工作如下:1、结合工业现场使用要求,分析漏光度与闭口间隙检测的特点和难点。2、设计完成漏光度检测及数据处理系统。根据漏光度检测特点,进行器件选型,设计完成漏光度检测硬件系统;设计完成漏光度数据采集处理及结果评判软件系统;通过分析比较光电传感器调整方法,设计完成光电传感器调整系统。3、设计完成数据评判系统。完成闭口间隙检测系统的嵌入与管理,结合漏光度评判结论,综合评定被测活塞环的最终结果,为分选动作提供依据。4、设计完成嵌入式计算机与PLC之间的通信控制系统。采用基于自由口通信的串行异步通信模式,建立嵌入式计算机与PLC之间的通信系统。对数据传输格式进行研究,提出用文本的方式来传送二进制数据。为了提高通信系统的稳定性,在对数据检错校验的情况下建立重发机制,极大的提高了检测仪工作效率。5、设计完成循环冗余校验(CRC)系统。介绍差错控制方式,重点分析了自动重发请求方式中的奇偶校验与CRC。分别用按比特、按字节求解CRC,详细推导了校验宽度为16的CRC的理论过程,实现了两种CRC的工程算法——按比特实现法、按字节实现法。对比分析奇偶校验与CRC对通信系统的可靠性,实践结论表明CRC可靠性远远高于奇偶校验。6、完成工业现场调试,通过甲方验收。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 活塞环参数自动检测仪的意义1.2 国内外研究概况1.2.1 内燃机活塞环漏光检测仪1.2.2 发动机活塞环检测仪1.2.3 活塞环密封性自动检测分选机1.2.4 内燃机活塞环质量自动检测及其自动分选装置1.3 活塞环参数自动检测仪实现的关键技术1.4 合同参数指标1.5 本文的研究内容第二章 漏光度检测及数据处理系统2.1 漏光度探测方案的分析与设计2.1.1 静态全圆周探测法2.1.2 动态扫描法2.1.3 探测方案的设计2.2 漏光度检测系统2.2.1 光密封度检测标准2.2.2 漏光度检测系统工作原理2.2.3 数据采集卡的选择2.2.4 计算机选择2.3 数据采集及处理程序设计2.3.1 操作系统的选择2.3.2 开发工具的选择2.3.3 漏光度数据采集及处理程序总体设计2.3.4 点状漏光去除程序设计2.3.5 累计漏光度数处理程序设计2.3.6 连续漏光度数处理程序设计2.3.7 闭口间隙左右规定度数之内漏光度数程序设计2.4 光电传感器位置调整第三章 闭口间隙检测与参数综合评定系统3.1 活塞环闭口间隙检测方案的选择3.2 闭口间隙检测系统构架3.3 闭口间隙检测系统硬件选择3.3.1 光源的选择3.3.2 相机的选择3.3.3 镜头的选择3.4 闭口间隙测量算法及程序设计3.4.1 阈值变换及选取3.4.2 活塞环闭口间隙测量算法3.5 闭口间隙检测系统的标定3.6 活塞环参数综合评定系统第四章 嵌入式计算机通信与控制系统4.1 通信问题的引入和通信方式的选择4.1.1 通信问题的引入4.1.2 通信方式的选择4.2 嵌入式计算机通信系统设计4.2.1 串行通信方式的确定4.2.2 嵌入式计算机与PLC 的通信连接4.2.3 数据传送格式4.2.4 通信检错重发机制4.2.5 串口通信功能的软件实现4.3 循环冗余校验（CRC）4.3.1 差错控制原理4.3.2 奇偶校验4.3.3 循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check）基本原理简介4.3.4 按位计算CRC4.3.5 按字节计算CRC4.3.6 CRC 工程实现4.4 通信协议4.5 操作控制系统4.5.1 控制系统4.5.2 人机界面监控系统4.5.3 嵌入式计算机操作控制系统第五章 实验数据分析5.1 活塞环漏光度测量重复性数据5.1.1 活塞环一次性装卡测量重复性实验5.1.2 活塞环随机多次装卡测量重复性实验5.2 标准光缝重复测量实验5.3 活塞环闭口间隙重复性检测实验5.4 光电传感器位置调整实验5.5 活塞环参数综合评定实验5.6 CRC 与奇偶校验可靠性对比实验第六章 总结与展望6.1 总结6.2 展望参考文献发表论文和参加科研情况说明附录致谢
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