基于嵌入式系统的气缸性能检测仪研制

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气缸作为气动系统中最普遍的执行元件,其优良的气密性能,不仅是满足自动化设备使用要求的关键,同样在企业的节能、保障生产安全等方面发挥重要作用。随着对气缸产品质量要求的提高,企业对气缸检测标准也日趋严格。除了气密性检测以外,气缸的摩擦性能是影响其低速爬行的重要因素,因此需对气缸摩擦特性进行原理分析以及性能检测。本文依据委托企业的实际需求、JB/T5923-2013和GB/T23252-2009标准,研制了基于嵌入式系统的气缸性能检测仪,实现了对气缸密封性和摩擦性能的检测。  本文主要分为以下内容:  (1)阐述了课题的背景意义和气缸性能检测技术及其检测装置的国内外发展现状,结合本课题需求制定本文主要研究内容。  (2)详细阐述了常用的气缸密封形式、气密性检测的内容和方法,提出满足本课题检测需求的差压式密封检测方法。且针对非对称基准物差压检漏中出现基准腔和被测腔温度不相等,同时气缸容腔内温度不便直接测量等问题,提出了基于人工神经网络温度预测的解决方案。此外,针对气缸的摩擦性能,设计了基于伺服电机直接驱动的方式实现气缸低速摩擦特性检测。在分析气缸性能检测方法的基础上,参考国内现有的气缸相关标准,结合委托企业的实际需求对检测系统的方案进行了设计。  (3)根据系统设计方案,制定了基于嵌入式系统的检测仪硬件系统架构,以ARM920T处理器为核心,辅以A/D模块、D/A模块、伺服电机控制电路、电磁阀功率驱动电路、通讯模块和电源转换模块等。  (4)设计了检测系统A/D、D/A和PWM模块的Linux2.6.32.2底层驱动程序。采用模块化的程序设计思想,在Qt4.6.3集成开发环境下开发了检测系统的应用软件,实现对气缸性能参数的采集、处理与分析。  (5)分析了检测仪模拟量信号采集精度。验证了人工神经网络对于温度预测的准确性,以提高气密性检测精度。针对气缸密封性实验,采用《专用检测设备评定方法指南》(JB/T10633-2006)对其重复性与准确性展开了性能评定。最后分析了气源压力、润滑脂/密封件和运行速度对气缸摩擦力的影响。
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