基于矢量空间线性分类的恒力弹簧质量检测装置设计文档格式.docx
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DesignofConstantSpringQualityTestingEquipmentBasedonClassificationofLinearVectorSpace
ABSTRACT
Linearclassificationtechnologyisinthefieldofmoderninformationprocessing,thetechnologyisveryimportant.Linearclassificationisaccordingtothepointsplaneorsomeofthecharacteristicsofspace,withastraightlineoraplanewillthesepointsintodifferentkinds,undertakerelatedcalculationtodeterminetheoptimalthestraightlineorplane.Henglispringbecauseofitsspecialstructure,hasthecharacteristicsoftensionoutputrelativelystable,itismainlyusedforvariousbalancedeviceandvariousrequirementshenglioutputdevices,suchasliftingbalancedevice,electricalcarbonbrushspringetc.Cansayisinproductioniswidespreadapplicationsinthefield.Thereforeconstantforcespringqualitytestingisextremelyimportant.
Thisdesignmainlyfrommeasuringdeviceshavebeenthenon-electricquantitycomponentstotransferdatatothecomputer,thenhuman-computerinteraction,cannotonlycontrolthenextplacemachinetoworkcanalsotransmitthedatatothecalculationandanalysisofprecision.ThedifficultyofthisdesignliesmainlyinthePCsoftware,notonlyshouldcorrectundercontrolandacceptanceofamachinetocollectdata,andhighprecisionprocessing.Forhenglispringqualityinspectiontechnologyhasavarietyof,suchasimagematchingtechnology,linearclassificationtechnology,thisdesignmainapplicationlinearclassificationtechnology.Linearclassificationistouseastraightlinewillcoordinatewiththemeasureddataareseparated,themeasurementdataisdividedinsomeareasinthespace,thenaskthisgroupofdatafluctuatingrange,stability,etc,willultimatelymeasureddata,comparedwithstandarddataresults.
KEYWORDS:
constantspring,linearclassification,datacollection,human-computerinteraction
1绪论
1.1课题的意义
随着科学技术的迅猛发展，恒力弹簧的应用无孔不入，小到家庭生活中的家电，例如电暖气的时间设置弹簧，吸尘器的拉线弹簧等。
大到工业中的支撑设备，例如恒力弹簧支吊架，可以通过它来悬吊和支撑管道及设备，此时，当管道或设备产生位移时，只要在预先选定的载荷位移内，不管其位移变化有多大，它们可以通过恒力弹簧支架而始终获得恒定的支撑力。
从而就不会给管道或设备带来新的附加压力，这样就可以避免造成重大的设备和安全事故。
一般在有热位移较大的重要部位，就应考虑设置恒力弹簧支吊架，由于怛力弹簧支吊架的这一特点，因此在普通热力发电厂、核电站、石油和化工等热动力装置中得到愈来愈广泛的应用。
因此，恒力弹簧的质量检测是一个应该得到重视的问题。
本课题是一个具有高度实用价值的题目，目的是为了结合学过的关于数据处理的知识和计算机软硬件知识，设计一种利用矢量空间线性分类进行恒力弹簧张力特性测试装置。
研究该课题的目的是利用计算机对采集并处理恒力弹簧的张力特性，通过矢量空间分类器对弹簧的特性加以评价，从而为企业的生产提供参考数据，对提高产品质量，提高生产效率，改进生产工艺均有重要作用。
这是一个来自于企业的生产环节的课题，具有一定现实意义。
通过这次毕业设计一方面可以巩固知识，另一方面也使得本人亲身经历设计，有利于打开眼界。
完成这个题目本人理论水平和实验水平都将有一个长足的提高，动手能力得到锻炼，眼界得到扩展，为本人今后的工作和学习积累宝贵的经验。
1.2国内外发展状况
随着恒力弹簧应用的普及，恒力弹簧的质量能否被认可的重要性及其对社会的影响也越来越大，与此同时，基于矢量空间线性分类的恒力弹簧质量检测装置设计问题等也越开越具有现实意义。
近年来，我国在工业方面对恒力弹簧的应用与日俱增，尤其是支吊架恒力弹簧装置，但是对于大型恒力弹簧的装置大部分都是从国外引进，因为我国的质量检测方面和国外有一定的差距。
恒力弹簧吊架在电站设备、锅炉及水暖系统等一些要求承受恒定的系统中起着消除变形，产生恒力的作用。
恒力弹簧支吊架的质量直接影响使用该产品的系统及设备的工作性能。
故对恒力弹簧支吊架产品的测试就显得十分重要。
随着工程数学领域不断的深入，以及计算机技术的飞速发展，对于恒力弹簧的测试装置不断的智能化自动化，于此同时对于采集到数据的处理方法也不断改善，基于矢量空间的线性分类法不是于一种有效、经济的处理方法，它不像利用图像处理那样需要更多的设备和资源。
本设计给基于矢量空间线性分类的恒力弹簧质量检测装置设计一种设计方案，实现了测试系统的数据采样、传输、以及处理。
与别的测试装置相比，本测试系统具有以下特点：
（1）稳定、可靠；
（2）经济实用，成本低，特别适合国内中小型企业的恒力弹簧产品的测试；
（3）系统界面简单，使用操作方便。
2设计方法论述
2.1恒力弹簧装置的研究方案
本文是在测试双态弹簧张力的基础上，对张力特性进行分析，用线性分类的方法计算出弹簧的拉伸最大长度、张力波动范围及方差，所以在测试过程中应包含测量张力与拉伸长度、对数据转换和存储的控制、数据接收、处理和分析并得出结论，根据这3个过程，设计方法总体框架如下图2-1所示：
图2-1测试方法流程图
在本文的设计方法中，我们首先通过传感器将张力和拉伸位移转换为电量，用单片机对转换过程进行控制并对暂时存储转换的结果，然后通过计算机将数据输入，并开发一个接收软件和一个数据处理软件，接收软件负责对单片机的控制和接收数据，数据处理软件对接收到的数据进行处理、分析得到数据分析结论。
2.2恒力弹簧测量装置的设计
由于合格的恒力弹簧在限定的范围内张力F恒定或者变化缓慢，因此这一测试系统是通过外事拉力，使得弹簧产生拉伸位移，通过测量拉伸位移和拉力值得到一个二维曲线，通过对这二维曲线的数据分析、处理，判断产品是否合格，并为下一步调整提供参考建议。
因此本系统的关键是测量两个量：
其一是拉伸位移量；
其二是拉力量。
2.2.1装置的机械系统
图2-2恒力弹簧测试机械装置图
如图2-2所示，该装置主要由支架、恒力弹簧、拉力传感器、直线位移传感器、扶手组成。
开始测量时，手握扶手向后用力时，红色按钮可传递测量开始的信号，拉力传感器将弹簧所受的力转换成模拟信号传到A/D转换器中，直线位移传感器将移动的距离转换成模拟信号传到A/D转换器等待处理，处理之后传递给下位机，最后经下位机到达上位机进行分析、处理。
（1）拉力传感器
本设计中的双态弹簧属于微小力量型弹簧，其最大承受拉力不超过9N，为了减小测量中的误差，在此采用ZLBS-7型拉力传感器。
ZLBS-7型拉力传感器采用了箔式应变片贴在合金钢弹性体上，承受拉、压力均可，具有测量精度高、稳定性能好、温度漂移小、输出对称性好、结构紧凑，规格齐全。
可用于微小力量的测量等。
传感器电气特性参数如表2-1所示。
表2-1拉力传感器电气特性
量程
0.5、1、2、3、5、10、20kg
综合精度
0.03%FS
灵敏度
2±
0.1mV/V
蠕变
±
0.05％FS/30min
非线性
0.05%F.S
滞后误差
重复性误差
零点温度系数
输出温度系数
0.05%F.S/10℃
输入阻抗
350±
15Ω
输出阻抗
绝缘电阻
≥5000MΩ
供桥电压
10VDC
工作温度范围
-20-+70℃
允许过负荷
150%F.S
防护等级
IP67
（2）直线位移传感器
待测双态弹簧的最大长度为50mm，为了减小误差增加测量精度，本设计采用位移传感器LTS-V2，该传感器的技术参数如表2-2所示。
表2-2直线位移传感器电气特性
LTS-V2系列
0`
50
75
100
130
150
175
200
电行程（T.E）
mm
53
78
103
133
153
178
204
可用电行程（A.E）
51
76
101
131
151
176
202
机械行程（M.T）
55
79
104
135
155
179
工作电压
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