气动测量仪示值误差测得值的不确定度分析

气动测量仪示值误差测得值的不确定度分析

李宇灵1,何运2

中车株洲车辆有限公司，2、中车成都机车车辆有限公司

摘要：随着产业4.0的引进和智能制造的不断推进，制造业与互联网产业的融合更加紧密，越来越多的零部件得到了智能测试和数字化；但是，在传统的生产管理中，质量控制方面仍然存在重大缺陷:一方面，大多数企业继续采用人工测量和抽查，这需要时间和努力，并且难以保证测量的准确性；另一方面，数据存储管理缺乏可持续性，缺乏高质量的数据分析和控制，难以及时发现生产问题，容易给企业造成巨大的物质损失。针对这些实际问题，提出利用气动仪器测量质量参数，建立网络技术数据优化和调节系统，实现生产质量的可视化监控。近年来，一些专家学者还开展了大量关于气动计量的理论和实践研究，胡小平等人分析了背压道路的特征曲线，研究了主要参数对计量的影响；Cz研究了气动仪器校准的不确定性和线性度。J.Jermak等人使用不同的线性近似方法来减少非线性；miroslawruck等人在一个尺寸控制系统中研究了气动仪器，并建议使用两个以上的调节主机可以大大提高线性度；许多专家就提高气动仪器测量的准确性发表了意见。

关键词：气动量仪;浮标式;电子柱式;不确定度分析

引言

从较长远的角度发展了测圆器的理论和方法，工业制造工艺主要依靠科学检测仪器和适当的数据分析方法，以确保产品测圆器控制在最大容许误差内。近年来，随着检测技术和计算机化技术的改进，舍入测量技术继续得到改进和发展。其中，数值电子空气动力学测量原理的节拍误差测量方法应用于实际生产过程，发展迅速。

1系统总体架构

本系统以齿轮内径为研究对象，主要通过气动仪表的压力差特性获取齿轮加工后内径测量数据，以确保气动仪表测量精度，通过优化设计提高测量精度数据优化和调节系统结合相关框架软件使用Java编程实现了对系统的直接浏览器访问，具有高度的可扩展性，可以快速转换为基于系统的其他零件的相关分析系统；数据流量使用基于以太网卡的TCP/IP自动执行数据传输。整个系统在齿轮的制造和质量控制方面发挥了重要作用。

2气动测量圆度误差方案

2.1四点圆度检测技术理论基础

三点倒圆角检测技术更常用，但也存在影响测量精度的形状扭曲。本文分析了当前方向和新的发展方向采用气动测量的四点倒圆角检测技术可以有效地消除和减少测量点的位置误差。使用气动测量头，在光学塞测量头圆周的纵向中心设置四个气流喷嘴，测量曲面在笛卡尔坐标系XYZ中设置，四个头部编号(I = 1-4)， 每个测量头与坐标x轴之间的角度为π(I = 1，2，3，4)，ior为每个测量头的零位置读数，测量项的舍入为r(θ)，测量头的x(θ)，y(θ)分量在x，y方向上。 相应气动测量头的输出公式为s = ri + r ( θ-φ I ) -y ( θ ) cos φ I + x ( θ)无φ I ( 2)。此推导过程主要是复盖每个气动测量头相对于零位置测量头1的φ I角度参数，其中θ是采样点的角度值。θ n + 1 = 2 ω n / n，其中n=(0，1，2，3)，N=4(3)

2.2应用及测量过程

使用上述理论推导得出测量头位置对测量误差的影响系数，例如，如果四个测量头的分布角度设计不正确。采用统一布局的优点是，不同规格的测量头装配简单，加工制造要求低，缺点是谐波数据失真，测量头的统一布局方法在实际应用中更容易实现。测量方法:清理测量项目的工作区域，将其放置在测量项目的测量位置，收集四个气动项目的数据一次，然后将测量项目旋转120度(旋转角度误差可能小于20度)以收集第二个测量单位的数据。随后，计算机测量程序将被测元素向同一方向旋转120度，以收集被测元素的数据，自动识别三个数据变化，并在三个数据稳定后自动收集三个数据集。使用数学函数进行数据处理，取舍入值等三个测量的平均值，该测量方法有效保证受控元素的允许舍入误差符合生产技术要求。

3系统相关设计

3.1系统底层结构设计

Java系统在系统开发过程中语言和编译框架的选择提供了良好的平台和便携式性能，如简化、效率和对象定向。该系统设计为基于B/S的体系结构，与传统的行业标准C/S体系结构相比，具有以下优势:(1)易于使用、易于安装浏览器、无需安装客户端软件、无需客户端即可进行维护以及高度可扩展性。2)维护和升级非常简单，只需维护和升级服务器，并在需要时进行远程升级。3)降低企业成本，大部分操作由服务器执行，计算机配置最低。该框架提高了系统的可扩展性和可移植性，同时加快了开发过程并减少了相关的工作量。为此，该系统采用了由Spring、SpringMvc和mybatis集成组成的SSM框架，提供了良好的性能和快速的开发效率，形成了开发web应用程序的通用框架。SpringMvc是Mvc设计模型的Spring实现，它是模型、视图和控制器的三层体系结构，允许业务流程和视图的全局分离，并减少了系统连接。mybatis支持对许多关系数据库的访问，这是一种功能强大的数据访问工具，主要负责数据保留和数据库操作。Spring的主要目的是集成生命周期、性能和业务层，spring MVC与mybatis的融合。

3.2系统数据库设计

规划数据库架构时，MySQL用作永久存储数据库，Redis用作高速缓存数据库的构造形式。MySQL是一个高性能、高移动性的开源关系数据库。但是，缺点是每次访问数据库时都会执行I/o操作。这可能会导致效率和工作负载问题。如果您使用Redis作为快取资料库，则会快取最常用的资料，而无需每次都存取MySQL，可以提高效率并加快读取速度。内径数据采集系统的数据库部分主要由内径采集优化表和齿轮数据分析表组成。管理系统所需的用户表、角色表和角色权限表主要用于记录内径测量、压降、内径优化、测量日期、测量时间、批等字段，齿轮加工后保存和检索测量数据的能力。齿轮数据分析表主要记录齿轮加工过程、“成品批次”、“产出率”、“总产量”、“生产日期”、“车间编号”等字段，提供产品加工质量的实时监控和显示，可用于后续质量分析。

结束语

分析和比较了充气轮胎和电子轮胎的不确定性表明，虽然这两种轮胎的结构不同，但由于所用的测量模型相同，而且标准轮胎是#型轮胎，因此标准轮胎的不确定性是相同的。主要区别在于分辨率和气动测量仪器测量值的重复性。

参考文献

[1]冀清发,母德强.多功能气动测量仪的研制[J].宇航计测技术,1990(06):1-4.

[2]陈用勋,张凤楼.曲轴箱漏气量的测试及其应用[J].石家庄铁道学院学报,1990(03):95-98.

[3]石淼森，大公差工件的气动测量[J].机械工艺师,1990(09):29-31.

[4]陆锦华，用气动测量器具测量S195主轴瓦外径[J].计量技术,1990(07):41-42.

[5]石淼森，气动传感技术的应用[J].新技术新工艺,1990(03):21-23.

李宇灵（1992-），女，湖南株洲，企业质量技术工程师，中车株洲车辆有限公司，主要负责公司计量理化检测中心的实验室管理体系运行以及长度校准工作，湖南省株洲市荷塘区同心东路430号，412003。