如何改造連桿稱重機測量控制系統

意大利MARPOSS公司20世紀80年代的生產的連桿測量、稱重機，控制系統嚴重老化，故障率高。

一、改造要求

（1）在傳感器和機械系統不更換的情況下，只對電氣系統進行改造。經改造后的控制系統能與原有的機械和傳感器系統*匹配。以工控機能連續穩定工作2個月為驗收依據。

（2）用標準校準件，能一次全部校正測量零位，其工控機重復測量精度不得大于0.001mm/20次。
（3）顯示屏能顯示以下內容。

①對連桿尺寸的測量，正常情況下能顯示（按MARPOSS公司同類產品指示要求） 26個測量點的實際值，并用彩色區分合格與超差。

②傳感器斷線報警顯示、系統自檢報警顯示和傳感器單獨調*顯示（以整機驗收時作基準）。
③具有重復誤差調零提示。

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

二、改造內容
1．被測工件圖及測量內容（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）測量內容見表1。

2．測量控制系統原理

（1）系統框圖見圖2。

（2）工作原理：調理放大電路，發出一組6K激勵信號到此Marposs的傳感器Marposs，傳感器的反饋信號經分頻、兩級放大后，變成5V的模擬信號。信號的大小為1.12V/50μm，經ADVANTECH板卡轉換為12位的數字信號，送入西門子的工控機（PC670）。工控機對輸入信號進行運算后，得到zui終結果。

（3）控制設備。改造后的系統由以下五部分組成。①機架及MARPOSS的差動變壓器式的傳感器：保留原有的配置，只進行調整及修復，恢復原有精度。②工控機: 帶觸摸屏的西門SIMATIC PANCE PC670。③控制板卡：ADVANTECH板卡，共有32路A/D轉換電路、8路D/I開關量電路。

④自制調理板和放大板電路。

⑤輔助電路：調理電路的電源、進線空氣斷路器具有過載和短路保護

（4）數據設定：

①進入主菜單的“設置標定值”可以得到工件的公差帶，測量中大于公差帶的數據在“測量工件尺寸”用紅色數字表示，小于公差帶的數據在“測量工件尺寸”用綠色數字表示。

②以標準件為基準，大于標準件的數據為正，小于標準件的數據為負。

三、連桿測量和計算理論依據
1．原始資料

按甲方提供的連桿053105401圖紙要求進行測量。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．假設與規定

（1）測量按比較法原理進行，假設由甲方提供的連桿標準件形位誤差可忽略不計，所提供的尺寸值作為標準量。
（2）規定所有的傳感器測頭向外時為正，向內為負。如測內孔傳感器測頭由圓心向外為正，向圓心為負。
（3）內孔計算的理論依據。內孔計算采用zui小二乘圓法，設zui小二圓中心O' 的坐標為（a，b），半徑為R0按zui小

二乘法原理，有

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

式中：Xi，Yi——實際輪廓上等分角間隔點Pi的坐標值；
ri'——測點Pi孔坐標原點（標準件內孔中心）的徑向距離；
n—————實際輪廓間隔數。

四、效果

系統改造后，用標準校準件測量，其測量精度為0.000 8mm/20次。實際精度指數為0.5，達到了新設備的出廠要求。與老系統相比調零方便，并增加了各類數據統計功能。