| 标题 | 静态平衡仪—基于高精度圆测偏移研究 |
| 范文 | 郑仲深++伍嘉华++陈汉森++陈奕方++张家钦 摘 要：本文概述模拟圆做高速旋转运动时所产生的抖动结合后台算法运算的情况，此操作过于复杂且占用工时长（30s～1min）功效不高，不利于制造业的快速增长。通过调查发现：运用以圆形物体为轴心做高速运转的工业产品无处不在，但是低精度，不规则的产品现象会导致一系列严重问题。因此提出：本产品为高精度圆偏差静态平衡测量，适用于大部分绕轴做高速旋转运动的圆体，通过镶嵌于设备上多点分布的压力传感器产生一定频率的震动从而使圆体产生共振，传感器反馈数据经后台算法分析后，得出圆重心的偏移量数据，其速度反应能力之快（0.01s）将能大大整块产业产值的增加。 关键词：高精度圆偏差静态平衡测量；压力传感器；静平衡 中图分类号：R161 文献标识码：A 汽车车轮在日常的使用过程中，一旦车轮精度低、车轮偏重，容易使汽车产生轮胎摆动、跳动，失去控制，并且会改变底盘钢性、结构，更会影响到人们的生命安全。还有如工业砂轮切割片在高速运转的过程中，一旦偏重严重，砂轮片就会在实践切割中砂轮破裂飞出，从而导致严重的后果。本文的主角：高精度圆测偏移则可以完美的解决这一问题。 一、概况 高精度圆测偏移可以运用在各个领域：日常生活方面可以运用于车辆轮胎圆精度的检测，特别运用于货车，由于长时间的运载重量货物，高精度的偏差平衡测量可大大提高轮胎的平衡质量，改变底盘钢性、结构等，提升汽车的安全性能；工业领域方面可以运用于工业砂轮切割片圆精度的测验，高精度圆测偏移的作用是解决工作运行中如混合料分布不均，行位公差及静平衡超差等问题，从而提高产品生产的质量及效率，能大大增加产业产值。本技术基于多点分布压力传感器的静平衡原理，可做成一系列高精度圆测偏移的静态平衡仪设备，可应用的范围非常广泛。 二、产品特点 1.生活方面：高精度圆偏差静态平衡测量适用于汽车轮胎等日常大部分绕轴做高速旋转运动的圆体，高精度的偏差平衡测量可大大提高轮胎的平衡质量，改善汽车行驶的平顺性，改变底盘钢性、结构并提高零部件的使用寿命等，提升汽车的安全性能，大大减少交通事故的发生。由此看来，车轮的平衡问题将会让人们越来越重视。 2.工业方面：大部分工业企业所需要用到的砂轮，总会在不经意间受损，比如在搬运过程中，不小心与其他物体相碰，或者稍有不稳掉落地板。而且砂轮是有它特定的规格和一定的存放期限，砂轮一定要在特定的期限内被使用，否则，将要视为过期处理。过期了的砂轮外表面会有所损坏，如果不能处理掉过期的砂轮，它的不平衡现象而造成的微频振动，将会影响被磨损物体的质量和机床的使用寿命，特别是高速旋转的时候，如果不想办法解决这种问题，将会大大提高工业企业对制造工程的成本。工业砂轮切割片高速旋转切割时，如果砂轮不平衡，就会产生偏心力，造成磨削状况很差，这种偏心力对于外径尺寸较大的砂轮来说将是一个很严重的问题。若砂轮偏重严重，会在实践切割中砂轮破裂飞出，危险程度极大。而且，砂轮不平衡产生的振动，在切割过程中也会产生很大的噪音，而且会使磨具磨损快，不仅圆度无法保证，连工件的表面也会变得非常粗糙。高精度的偏差平衡测量能精确测量出圆形物体的重量偏差，解决工作运行中如混合材料分布不均，行位公差及静平衡超差等问题，提高产品生产的质量及效率，能大大增加产业产值。 3.动平衡与静平衡的比较 控制旋转物体的平衡需要通过两种方式实现：测量和校正。动态平衡机通过对被测物体的衡量，借助其他辅助工具比如转床，点焊机等将被测物体不平衡的地方校正，或者通过手动完成。但实际操作起来还需看工作人员的技术和责任心，当显示仪器上显示0，说明被测物体以及达到平衡状态。虽然不需要自己動手，但是做动平衡的过程中，工作人员还是不可以离开工作岗位，要检查数据的显示是否为零，防止出现不必要的过失。虽然大部分品牌轮胎服务站都有提供动态平衡这样的快修服务，但是在价格方面，不同材质的被测物体价格也会有所不同，便宜的和贵的车轮维修费差距也比较大。而高精度圆静态平衡仪是通过分布在仪器上的多点传感器，以一定频率振动，让圆体产生共振，以多点压力传感的形变量通过电感电流的形式测出圆体半径，角度，得出圆重心的偏移量数据，其速度反应能力快至0.01s，如果结合新技术进一步发展，添加机械臂则可代替人工，在汽车轮胎检测以及工业砂轮等零件测试方面，能大大提升检测质量与效率，增加产业产值。 三、产品技术要点 1.本产品为高精度圆偏差平衡测量，多点分布压力传感器是在测试技术中是关键部件之一。 通过布置在设备上3个压力传感器，以一定频率产生震动使圆体产生共振，多点分布的压力传感把共振接收下来并转换生成对应的电信号。外部细微的形变都能通过输出的电量来表达，同时，传感器反馈回来的数据会通过一个数字称重模块的数据封装打包，发送到PLC端口。PLC通过算法优化和反馈回来的电信号来计算出偏重结果，并在测量设备的显示屏中显示偏差结果。 2.因材质、形状的不确定性，影响设备平台的承受能力和通过性，这问题需要根据产品的特性和规模进行相应调整和后期长时间的调研实践和优化算法。同时，不同材质的产品也需要使用不同传感器的设备配置，最终才能完美适配。 四、质量要求 高精度圆偏差测量仪属于高精度设备，它的制作过程复杂，而且对高级控制器的要求也非常高。同时，它也容易受到电磁的干扰，这很有可能在实际应用上产生各种报错问题从而影响用户的体验。为了防止以上问题的出现，在产品外观设计上要使用金属材料，其好处有：（1）形成金属屏蔽罩阻碍外界电磁脉冲对设备内部敏感电子元器的干扰；（2）金属外壳能在工业级使用强度高的情况下延长硬件使用寿命。在内部硬件设计上，LED数字控制模组、数字称重模块和PLC可编程逻辑控制器均为高精度用点设备，所以内部细微的电流波动都有可能给用电器带来干扰，所以在内部设计上我们要分开布置，在关键零件上要放置金属屏蔽网，另外PLC可编程逻辑控制器需为工业级的微型计算机，但是它对电源的要求极高，电源需要独立设计与摆放，在电源内部交流直流转换、多级降压线圈等易产生交变电场的模块需要放置金属屏蔽网，防止电场对PLC的干扰。如今工业企业生产面临多种问题，更需要运用操作更方便灵活的压力传感器，因此，压力传感器也有其精度要求，使用被测量物体不得超过压力传感器的使用量程，根据敏感度的要求理论上被测物体不能轻于5g，实际上我们可以根据实际操作降低称量质量限制从而提高敏感度，同时我们会根据压力传感器物理最大接受量程来设置机器的最大接受量程（机器最大接受量程<压力传感器最大物理接受量程），另外我们会在压力传感器上设计一个锁止结构防止压力传感器过载从而保护传感器。 结语 静态平衡仪的出现，不仅能有效地检查出各种圆型产品的质量偏差，重心偏差等类型的问题，使得产品各指标的偏差值浮动范围缩小，而且，该仪器的运行速度之快能有效高效地提高产品最后一道工序——检测效率。特别值得一提的是，因为效率的提高呈指数形式上升，利用机器一体化完成产品的检测就可以省去人工检测，这样就能节约了冗杂的人工费用和避免了工人身体出现问题。当然，这是静态平衡仪1.0，只能按照固定的框架和大小来测量某些特定的东西，接下来我们会继续研发静态平衡仪N+代，不断完善测量需求，以及增加测量范围。 参考文献 [1][1]孟伟.谈车轮平衡仪的结构[J].黑龙江科技信息，2012（25） ：2-2. [2]梁祥，范振江，张永军.新型压力传感器的应用研究[J].工业，2016（8）：285-287. |
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