摘 要：介紹了圓鋸片平面度檢測(cè)系統(tǒng)的研究與開發(fā)。以電渦流傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、步進(jìn)電機(jī)、PC機(jī)作為硬件配置，以LabVIEW為開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了圓鋸片平面度檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以高效地檢測(cè)圓鋸片平面度，適合于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制。 關(guān)鍵詞：LabVIEW;圓鋸片;平面度;檢測(cè) Abstract：The measuring system for flat degree of circular saw was researched in this paper. The system made up of electric vortex sensor, DAQ board, stepper motor and PC was developed based on LabVIEW platform. It gives further improvement in measuring of flat degree of circular saw and is suitable for quality control of manufacture progress. Key words：LabVIEW;Circular saw;Flat degree;Measuring 1 引言 　　圓鋸片是木材石材加工行業(yè)中使用廣泛的切割工具。圓鋸片的平面度是指包含所有測(cè)量點(diǎn)的兩個(gè)平行平面間的最小距離。平面度是反映鋸片質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一，平面度過(guò)大不僅影響到鋸片的端跳值，而且還會(huì)直接影響鋸片在切割板材時(shí)的穩(wěn)定性，甚至?xí)?dǎo)致無(wú)法使用[1]。因此，鋸片在出廠前必須經(jīng)過(guò)平面度檢測(cè)，合格者才允許出廠，否則作為次品處理。目前國(guó)內(nèi)鋸片生產(chǎn)企業(yè)通常使用檢驗(yàn)尺以手工的方法來(lái)檢測(cè)圓鋸片的平面度，效率很低。也有少數(shù)企業(yè)進(jìn)口國(guó)外的檢測(cè)設(shè)備，但價(jià)格昂貴，維護(hù)困難。所以，如何以較低的成本實(shí)現(xiàn)鋸片平面度的自動(dòng)檢測(cè)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 　　LabVIEW是NI（National Instruments）公司的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)，它以G（Graph, 圖形化）語(yǔ)言編程，十分靈活方便，而且具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示功能，是開發(fā)基于PC機(jī)平臺(tái)的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的有力工具。本文基于LabVIEW平臺(tái)設(shè)計(jì)開發(fā)的圓鋸片平面度檢測(cè)系統(tǒng)，在鋸片質(zhì)量控制中有很大的實(shí)用價(jià)值。 2 方案設(shè)計(jì) 　　2.1 檢測(cè)原理 　　如圖1所示，要檢測(cè)圓鋸片上A點(diǎn)，需要得到三個(gè)值：A點(diǎn)半徑R，角度α，A點(diǎn)變形值δ，可以表示為[2] 。δ為正，則意味著鋸片該點(diǎn)“凸出”，反之則表示“凹下”。在這里，將平面度簡(jiǎn)單定義為所有檢測(cè)點(diǎn)中最大的“凸出”值減去最深的“凹下”值。如果“凸出”值、“凹下”值過(guò)大，或者“凸出”值與“凹下”值之差超過(guò)規(guī)定值，則視為不合格產(chǎn)品。 [align=center] 圖1 鋸片示意圖[/align] 　　據(jù)此，設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)如圖2所示。在一支座上以一定的間隔固定安裝多個(gè)電渦流傳感器探頭，探頭端部平齊。為了防止鐵質(zhì)支座對(duì)電渦流傳感器造成干擾，探頭前端部應(yīng)突出于支座一定的距離。鋸片安裝上以后，標(biāo)記一條起始線，然后由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)來(lái)取得角度α值，R值由電渦流傳感器探頭的安裝位置確定，鋸片平面的變形 則由電渦流傳感器探頭測(cè)得該點(diǎn)距探頭端部的距離與探頭端部距基準(zhǔn)平面的距離之差獲得。鋸片旋轉(zhuǎn)一周，則完成單面的檢測(cè)。 [align=center] 圖2 系統(tǒng)示意圖[/align] 　　2.2 系統(tǒng)構(gòu)成 　　檢測(cè)系統(tǒng)由電渦流傳感器、前置器、數(shù)據(jù)采集卡、PC機(jī)、步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成，見圖3。電渦流傳感器選用廣州精信儀表電器有限公司的JX20系列電渦流位移傳感器，數(shù)據(jù)采集卡使用NI公司的PCI-6024E采集卡，步進(jìn)電機(jī)選用常州雙杰電子有限公司的55BF003步進(jìn)電機(jī)。PCI-6024E采集卡能夠提供16路單端/8路差分模擬輸入，2路模擬輸出，8路數(shù)字I/O口;A/D轉(zhuǎn)換精度12位，200Kb/s采樣率，電壓輸入范圍最高有單端20V或差分 V，并且可調(diào)。 　　電渦流傳感器探頭和前置器將位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，PC機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡采集該電壓信號(hào)后，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理，得到變形值 ，或“凸”或“凹”。同時(shí)，PC機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡輸出脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，并根據(jù)脈沖數(shù)和步進(jìn)電機(jī)步距角來(lái)取得 值。電渦流傳感器探頭按安裝位置接數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸入通道，在PC機(jī)通過(guò)模擬輸入通道號(hào)決定檢測(cè)點(diǎn)半徑R。 [align=center] 圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖[/align] 3 軟件設(shè)計(jì) 　　檢測(cè)系統(tǒng)軟件利用NI（National Instruments）公司的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)LabVIEW來(lái)實(shí)現(xiàn)。LabVIEW圖形化的編程語(yǔ)言具有簡(jiǎn)單、直觀的特點(diǎn)。它獨(dú)具特色的前面板設(shè)計(jì)可以為用戶設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面提供很大的靈活性，同時(shí)LabVIEW支持對(duì)多達(dá)幾千種硬件設(shè)備的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集[3];還可以利用網(wǎng)絡(luò)、交互式通訊與其它應(yīng)用程序或數(shù)據(jù)源進(jìn)行通訊;并具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能和圖形顯示功能。 　　3.1 軟件結(jié)構(gòu) 　　如圖4所示，圓鋸片平面度檢測(cè)系統(tǒng)軟件包含五個(gè)主要部分[4]：主程序負(fù)責(zé)系統(tǒng)界面管理，程序流程控制及各個(gè)模塊之間的協(xié)調(diào)和通訊;步進(jìn)電機(jī)控制模塊控制步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)和停止;數(shù)據(jù)采集模塊采集鋸片平面與電渦流傳感器探頭間的位移信號(hào);數(shù)據(jù)處理與顯示模塊對(duì)采集的位移信號(hào)進(jìn)行處理并顯示在前面板;數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放、報(bào)表生成等功能。 [align=center] 圖4 軟件結(jié)構(gòu)圖[/align] 　　由于本系統(tǒng)采用NI公司的PCI-6024E數(shù)據(jù)采集卡，其硬件驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)隨LabVIEW安裝光盤附帶，因此只需按照操作提示進(jìn)行安裝，便可在編程中進(jìn)行配置和使用。 　　3.2 主程序 　　主程序控制檢測(cè)系統(tǒng)的流程，并以事件驅(qū)動(dòng)的方式調(diào)用其它模塊。當(dāng)主程序運(yùn)行時(shí)，首先選擇鋸片規(guī)格，當(dāng)點(diǎn)擊“開始檢測(cè)”按鈕時(shí)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)鋸片旋轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)采集模塊多通道采集鋸片相對(duì)位移值。鋸片旋轉(zhuǎn)一周后自動(dòng)停止，由數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所采集的相對(duì)位移值進(jìn)行處理，得出所需數(shù)據(jù)，將其顯示在前面板上并自動(dòng)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)點(diǎn)擊“歷史數(shù)據(jù)”按鈕時(shí)，可以調(diào)出以前的檢測(cè)數(shù)據(jù)查看;點(diǎn)擊“統(tǒng)計(jì)報(bào)表”按鈕時(shí)，則將某段時(shí)間內(nèi)的檢測(cè)數(shù)據(jù)生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。 　　3.3 前面板 　　圓鋸片平面度檢測(cè)系統(tǒng)的前面板見圖5，包括顯示部分和控制部分。顯示部分以數(shù)值形式顯示鋸片平面度值、不合格點(diǎn)位置 （如果存在的話）;以文字的形式顯示產(chǎn)品等級(jí);以圖形的形式顯示被檢測(cè)鋸片上最“凸”的點(diǎn)和最“凹”的點(diǎn)，并以不同的顏色區(qū)分;以LED顯示運(yùn)行狀態(tài)及合格與否?？刂撇糠挚梢赃x擇待檢測(cè)鋸片規(guī)格，并執(zhí)行檢測(cè)、歷史數(shù)據(jù)回放、報(bào)表生成、停止等功能。 [align=center] 圖5 系統(tǒng)前面板[/align] 4 結(jié)束語(yǔ) 　　用虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)LabVIEW開發(fā)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，具有靈活方便，可擴(kuò)展性強(qiáng)，便于調(diào)試維護(hù)等特點(diǎn)?，F(xiàn)在，圓鋸片平面度檢測(cè)系統(tǒng)已投入使用，達(dá)到了提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度的效果，每年可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約60萬(wàn)元。 　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于圓鋸片平面度的檢測(cè)，基于LabVIEW平臺(tái)，結(jié)合電渦流傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、步進(jìn)電機(jī)等設(shè)備，完成了圓鋸片平面度檢測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)，以較少的軟硬件投入，實(shí)現(xiàn)了圓鋸片平面度檢測(cè)的自動(dòng)化。 參考文獻(xiàn)： 　　[1] 潘天浩，李漢高. 淺談組合鋸片基體的技術(shù)要求[J]. 石材，1999（9）: 21-23. 　　[2] 張?jiān)迹Z三山. 圓鋸片軸向變形的檢測(cè)[J]]. 控制與檢測(cè)，2005（7）:61-62. 　　[3] 趙勝會(huì)，劉平. 基于虛擬儀器的計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息,2006,7-1:78-80 　　[4] 張明德，郭曉東，梨勇. 錐齒輪安裝面平面度檢測(cè)系統(tǒng)研究與開發(fā)[J]. 四川兵工學(xué)報(bào)，2005（5）:24-26.