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汽车工 艺与材料
ＡＵＴ ＯＭ Ｏ Ｂ ＬＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧ Ｙ ＆ Ｍ ＡＴ Ｉ ＥＲＩ Ｌ Ａ
文章编号 ：０ ３ ８ １ （０ １０ — ０ ４０ １０ — ８ ７ ２０ ）３ ０ １ － ２
阀板 平 面 度 平行 度 现 场 快 速 测 量 方 法及 实现
李晓玉， 陈启胤 ， 彭国华 ， 高 凯
（ 东风 汽车 公 司， 北 湖 十堰 ４ ２ ０ ） ４ ０ １
摘要 ： 介绍一种用于汽车气泵阀板平 面度 、 平行度的现场快速测量方法。根据 该方 法构建 的测量 系统可一次装卡同 时测量出阀板的两个 平面度参数和两平 面互为基准 的平行度参数。除手 动上 下料外 ， 整个摁 量过程 自动完成 ， Ｉ 具有 被测参数测量值显示 、 超差报警显示 、 量结果显示及打 印等功能 测
关键词 ： 阀板 ；平面度 ；平行度 ；现场 ；快速测量 中围分类号 ： ４ ３５ ＋ ７ Ｕ ６ ２ ２Ｏ 文献标识码 ： Ｂ
１ 检测原理
基 本 原理 采用 相对 测 量法 ，先用 标 准 件校 零 ，
实 测 上平 面
然后测量工件与标准件之差 。通过将被测阀板外形 尺寸 的微小变化由电感式位移传感 器转换成 电信 号 ，经放大和模数转换后 由计算机处理 并对平 面 度、 平行度进行评定 ， 最后由 Ｃ Ｔ显示器显示测量 Ｒ
结果 。
。
Ａｙ
＼
上 测 量 台基 准 平 面
下测量 台基准平面
平 面度测量可在被测表面上选择一些 有代表 性的截面按测量直线度误差的方法进行。对任何一 个被测表面 ，都可以看成是 由无数条素线组成 ， 所 以每一截面的直线度误差皆能在一定程 度上反 映 被测表面的平面度误差。如果能把若干个截面上各 自独立 的直线 度误 差联 系 起来 ， 经过 科 学 的数据 处 理， 综合到相对的同一评定基准平面上去就可 以得 到被测 平面 的平 面度 误差值 。 在 三 维 坐标 系 中 ， 被测 平 面 按照 一 定 规律进 行 旋转 ， 直到符合判别准则（ 三角形准则 、 交叉准则 、 直线准则 ） 之一 ， 即符合最小条件 ， 这时 ， 相夹被测 平面且相互平行的两基准平面之间的距离为最小 ， 这个最小距离就是被测平面的平面度误差 测量示意 图如图 １ 所示 。测量前用校准件使上 测量 台的 １ ０个传感 器的数值处于一个平面内 ， 下 测量台的 １ 个传感器的数值处于与上测量台的 １ ０ Ｏ 个传感器的数值平面平行的一个平面内。
收稿 日期 ，０ ｌ ｌ－ ０ ２ ０ — ｌ ２
１ ４一
、
围 １
实测下平面
图 １中两 条点划 线分 别 为上测量 台基准 平 面和 下测
量 台基准 平面 ，这 两个基 准平 面是 由校准件 确
定的。两条曲线为被测零件 的上下两平面。 为被 测零件的上平面各点相对于上测量台基准平面的变
化量 。ｙ 为被 测零件 的下 平 面各点相对 于 下测量 台 基 准平 面 的变 化量 。 通过测 量 ， 被测零件 的上下两 平
面分别得到一个数据矩阵，利用最小区域法可以分 别得到它们的平面度误差 。利用求距式最小二乘方 法可 以分别得 到它们 互 为基准 的平行 度误 差 。如 图
２ 所示 。
图 ２中 Ｐ 为被测曲面 ， 为基准曲面。Ｐ为 ， 的最小二乘 方平面 ， 为 Ｐ在 ｚ轴方 向的平 移平 Ｐ 面 ， Ｐ 上 各点 到 Ｐ 的距 离 ，则 Ａ ＝ ￣－ 即 Ｓ为 ， ＳＳ Ｓ
为 相 对 于基准平 面 的平行 度误差 。
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李晓玉等 ： 阀扳平面度平行度现场快速测量方法及 实现
电气系统 以工控技术为核心 ， 采用 工控 、 高速 数据采 集技术及线性集成 电源 、 电感式位移传感器 、 专用精 密放 大电路等集成电路 ， 故结构简单 、 精度高 、 稳定性好 系统
硬件 结构如 图 ３ 示 。 所 系统 软 件 采用 模 块 化 结构 ，用 Ｃ语 言 编制 ，运 行 于
Ｄ Ｓ ． 环境 。程序流程 图如图 ４ Ｏ６ ２ ２ 所示。
数 据
。
图 ２
采
２ 机械测量装置及 电气 系统
机械部分 由本体 、 动传递 机构 、 测 运 下 量台、 托架 、 上测量台等组成。
集
卡
图 ３ 硬 件框 图
图４
（ 下转第 ２ ８页）
２ ０ 年第 ３ ０２ 期
一
１ ～ ５
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李 峰等 ： 高精度 中压型智能嘲漏仪的研 制
５ 系统软件设计
本系统在软件设计上充分考虑到与系统硬件 结构的有机结合 ， 灵活运用智能补偿技术 以提高计
能。 系统软件设计具有对 自身软、 硬件资源 自 诊断的 能力 ，在程序运行过程 中可 实时监测其本身的运 行是否正常 ，也可监测气路系统在相应过程 中的状 态是否正确 ， 如发现错误 ， 将使 系统 自动复位 ， 并发 出报 警及显 示 出错 类 型 。
算精度 ， 采用数字滤波 、 冗余设计等技术增 强环境
的抗干扰 能力 。其 主要设计 特点 介绍如下 。
ａ 系统总体采用全模块化设计 。 在主程序模块 下分成若干彼此独立的分模块 ， 在各模块适 当位置 设置软件陷 阱， 进行冗余设计 ， 而有效地提高 了 从 系统的抗干扰能力 ｂ 充分采用智能补偿技术和数字滤波技术提 ． 高系统检测精度 。所谓智能补偿是指采用
实测标定 法或模糊控制技术 ， 通过对测量数据进行统计分析 及把温度差异和被测容器变容作为模糊变量 ， 以求 出补偿因子， 从而进行精确的泄漏量计算 。 Ｃ 拥有系统 自诊断 、 ． 自保护和故障实时监测功
６ 结束 语
高精度中压型智能测漏仪由中国科学院合肥智 能机械研究所和江苏汽塑集团联合研制成功并已通 过省级鉴定 。 该仪器的问世 ， 不但成功填补 了国内空 白，而且关键技术指标及性价比明显优于 国外同类 产品。 经多家企业的实际使用表明， 该仪器优良的设 计 、丰富的功能和稳定可靠 的性能 ，为提高生产效 率， 提高产品质量发挥 了重要作用。 面向众多需要进 行产品气密性检测的行业 ，该仪器的应用前景是十
分 广阔 的
Ｄｅ ｅｏ ｖ ｌ ｐｍ ｅ ｆ Ｈｉ ｈ ｒ ｃｓｏ ｅ ｉ ｍ －ｐ ｅ ｓ ｒ Ｌｅ ｋ Ｄｅ ｅ ｔ ｒ ｎｔ ｏ ｇ －ｐ ｅ ｉｉ ｎ Ｍ ｄ ｕ ｒ ｓｕ ｅ ａ ｔｃｏ
Ｌ Ｆ ｎ ， Ｉ ｅ ｇＷＡＮ Ｌ— ｉ， ＮＧ ｕ Ｌ ｉｘｎＸＩ Ｗ ，ＯＮＧ Ｆ ｉ ｅ
（ ｔ ｌｅ ｔＭ ｃａｉ ｌＩｓｔｔ ｏ ｈｎｓ ｃｄ ｍ ｃ ｎｅ ｅ ｉ Ａ ｈｉ２０ ６ ．ｈｎ） Ｉ ｅｉ ｎ ｅｈｎｃ ｎｔｕｅ ｆＣ ｉｅｅＡ ａｅ ｙｏ Ｓｉ ｃ，Ｈ ｆ ｎ ｕ ３ ０ １Ｃ ｉａ ｎ ｌｇ ａ ｉ ｆ ｅ ｅ
Ａｂ ｔ ａ ｔＢ ｓ ｄ ｎ ７ ２ ｉｇ ￣ ｈｐ ｎ ｍｉｒ ｄ ｆ ｒ ｎ ｉ ｐ ｅ ｓ ｒ ｔ ｎ ｆｒ ｒ ｒｄ ｃ ｄ ｙ ｓ ｒ ｃ ： ａ ｅ ｏ ８ ５ ｓ ｌ ｉ ａ ｄ ｎ ｃ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔ ｌ ｒｓ ｕ ｅ ｒ ｓｏ ｍｅ ｐ ｏ ｕ ｅ ｂ Ａｍｅｉａ ｆ ａ ａ ｒ ｎ ｃ ＦＯ ＯＲＯ，ａ ｈ ＸＢ ｉ ｐ ｅ ｉ ｏ ｄ ｕ ｐ ｅ ｓ ｒ ｙ ｅ ｏ ｅ ｋ ｄ ｔｃｏ ａ ｅ ｅｏ ｅ Ｔ ｅ ｗ ￣ ｉｇ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｒ ｃ ｓ ｎ ｍｅ ｉ ｍ— ｒｓ ｕ ｅ ｔｐ ｆ ｌ ａ ｅｅ ｔｒ ｗ ｓ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｈ ｏ ｎ ｒ ｉｌ ． ｉ ｎ ｈ ｄ Ｔ ｅ ｉｓｒ ｍｅ ｔ ｃ ｌ ｅ ｈ ｎ ｔ ｕ ｎ ａ ｌ
ｇ ｓ ａ ｈ ｓｒ ｃｕ ｅ ｈ ｒ ｗ ｒ ｉ ｕ ｔｄ ｓｇ ｎ ｙ ｔｍ ｏＰ ａ ｅ ｄ ｓ ｎ Ｙ ｓ ｄ ａ ｐ ｔ ｔａ ｔｒ ． ａｄ ａｅ ｃｒ ｉ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｓ ｓ ｃ ｅ ｓ ｆ， ｒ ｅ ｉ ｅ ￣ ｇ ａ
ｂ ｄ ｌ ｓｄ ｔ ｅｅ ｔｖ ｒ ｕ ｅ ｌｄ ｐｐ ｓ ａｖ ｓ ａ ｄ ｏ ｅ ｎ ｅ ｈ ｒｓｕｅ ｏ ａ ｅ ｗｉｅｙｕ ｅ ｏ ｄ ｔｃ ａｉ ｓｓ ａｅ ｉｅ、ｖ ］ｅ ｎ ｂ ｘ ｓｕ ｄ ｒｔ ｅｐ ｅｓｒ
ｆ１ ＭＰ ． ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ ｌａ ｐ ｏ ｆｅ ｓ ｅ￣ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ： ｋ ｒ ｏｎ ｓ；ｄ ｔ ；ｍｉｒ ｉ ｅ ｅ ｔ ｌ ｎ ｅ ｓ Ｉ ｔ ｎ ｆ ｒ ｒ ｉｇ ｅ ｈ ｐ ｅ ｃ ａ ｄ ｆ ｒｎ ｉ ｒ ｓｕ ｒ ｓｏ ｍｅ ；ｓｎ ｌ ｃ ｉ ｆ ａ ａ
（ 责任编辑
方
舟）
（ 上接 第 １ ５页）
４ 结论
同传统的现场检具和计量室检测仪器不同， 该 测 量 系统 采 用 多 点测 量与 计 算 机 数 据处 理 相结 合
的方法 ，测量节拍为 ２ 件／ｒｎ 重复测量精度为 ａ ， ｉ
００ ３５ Ｉ＇， 定 度 为 Ｏ ０ ｒ ４ｈ 其 他各 项 性 ． １１稳 ０ １１ １ ． １ａ ０ ｍ／ ， 能指标 满 足工艺技 术要 求 。
Ｏｎ Ｓ ｅ Ｍ ｅ ｓ ｒｎ ｅｈ ｄ ｏ ａ ｅ ｅｓ ａ ｄ Ｐ ｒ ｌ ｌ ｍ ｌｅ Ｐ ａ ｅ Ｒ ａ ｕ ｉ ｇ Ｍ ｔ ｏ ｆ Ｐｌｎ ｎ ｓ ｎ ａ ａｌ ｉ ｅ ｓ ｏ Ｖａ ｖ ｌｔ ｆ
Ｌ Ｘｉｏ ｙ ＣＨＥＮ － ｉ Ｐ ｌ ａ － ｕ， Ｑｉ ｙｎ． ＥＮＧ ｏ ｈ ａＧＡ Ｋａ Ｇｕ — ｕ ， Ｏ ｉ
（ ｎｌｎ ｕｏ ｏｉ ｏ， ｈｙｎ Ｈ ｂｉ４ ２０ ） ＤａｇｅｇＡ ｔ ｂｌ Ｃ ．Ｓ ｉ ｕｅ ４ ０ １ ｍ ｅ ａ
责任鳊辑 陈 遭
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文章编号 ：０ ３ ８ １ （０ １０ — ０ ４０ １０ — ８ ７ ２０ ）３ ０ １ － ２
阀板 平 面 度 平行 度 现 场 快 速 测 量 方 法及 实现
李晓玉， 陈启胤 ， 彭国华 ， 高 凯
（ 东风 汽车 公 司， 北 湖 十堰 ４ ２ ０ ） ４ ０ １
摘要 ： 介绍一种用于汽车气泵阀板平 面度 、 平行度的现场快速测量方法。根据 该方 法构建 的测量 系统可一次装卡同 时测量出阀板的两个 平面度参数和两平 面互为基准 的平行度参数。除手 动上 下料外 ， 整个摁 量过程 自动完成 ， Ｉ 具有 被测参数测量值显示 、 超差报警显示 、 量结果显示及打 印等功能 测
关键词 ： 阀板 ；平面度 ；平行度 ；现场 ；快速测量 中围分类号 ： ４ ３５ ＋ ７ Ｕ ６ ２ ２Ｏ 文献标识码 ： Ｂ
１ 检测原理
基 本 原理 采用 相对 测 量法 ，先用 标 准 件校 零 ，
实 测 上平 面
然后测量工件与标准件之差 。通过将被测阀板外形 尺寸 的微小变化由电感式位移传感 器转换成 电信 号 ，经放大和模数转换后 由计算机处理 并对平 面 度、 平行度进行评定 ， 最后由 Ｃ Ｔ显示器显示测量 Ｒ
结果 。
。
Ａｙ
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上 测 量 台基 准 平 面
下测量 台基准平面
平 面度测量可在被测表面上选择一些 有代表 性的截面按测量直线度误差的方法进行。对任何一 个被测表面 ，都可以看成是 由无数条素线组成 ， 所 以每一截面的直线度误差皆能在一定程 度上反 映 被测表面的平面度误差。如果能把若干个截面上各 自独立 的直线 度误 差联 系 起来 ， 经过 科 学 的数据 处 理， 综合到相对的同一评定基准平面上去就可 以得 到被测 平面 的平 面度 误差值 。 在 三 维 坐标 系 中 ， 被测 平 面 按照 一 定 规律进 行 旋转 ， 直到符合判别准则（ 三角形准则 、 交叉准则 、 直线准则 ） 之一 ， 即符合最小条件 ， 这时 ， 相夹被测 平面且相互平行的两基准平面之间的距离为最小 ， 这个最小距离就是被测平面的平面度误差 测量示意 图如图 １ 所示 。测量前用校准件使上 测量 台的 １ ０个传感 器的数值处于一个平面内 ， 下 测量台的 １ 个传感器的数值处于与上测量台的 １ ０ Ｏ 个传感器的数值平面平行的一个平面内。
收稿 日期 ，０ ｌ ｌ－ ０ ２ ０ — ｌ ２
１ ４一
、
围 １
实测下平面
图 １中两 条点划 线分 别 为上测量 台基准 平 面和 下测
量 台基准 平面 ，这 两个基 准平 面是 由校准件 确
定的。两条曲线为被测零件 的上下两平面。 为被 测零件的上平面各点相对于上测量台基准平面的变
化量 。ｙ 为被 测零件 的下 平 面各点相对 于 下测量 台 基 准平 面 的变 化量 。 通过测 量 ， 被测零件 的上下两 平
面分别得到一个数据矩阵，利用最小区域法可以分 别得到它们的平面度误差 。利用求距式最小二乘方 法可 以分别得 到它们 互 为基准 的平行 度误 差 。如 图
２ 所示 。
图 ２中 Ｐ 为被测曲面 ， 为基准曲面。Ｐ为 ， 的最小二乘 方平面 ， 为 Ｐ在 ｚ轴方 向的平 移平 Ｐ 面 ， Ｐ 上 各点 到 Ｐ 的距 离 ，则 Ａ ＝ ￣－ 即 Ｓ为 ， ＳＳ Ｓ
为 相 对 于基准平 面 的平行 度误差 。
汽车工 艺与材料
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李晓玉等 ： 阀扳平面度平行度现场快速测量方法及 实现
电气系统 以工控技术为核心 ， 采用 工控 、 高速 数据采 集技术及线性集成 电源 、 电感式位移传感器 、 专用精 密放 大电路等集成电路 ， 故结构简单 、 精度高 、 稳定性好 系统
硬件 结构如 图 ３ 示 。 所 系统 软 件 采用 模 块 化 结构 ，用 Ｃ语 言 编制 ，运 行 于
Ｄ Ｓ ． 环境 。程序流程 图如图 ４ Ｏ６ ２ ２ 所示。
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。
图 ２
采
２ 机械测量装置及 电气 系统
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图 ３ 硬 件框 图
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２ ０ 年第 ３ ０２ 期
一
１ ～ ５
维普资讯 http://www.cqvip.com
李 峰等 ： 高精度 中压型智能嘲漏仪的研 制
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本系统在软件设计上充分考虑到与系统硬件 结构的有机结合 ， 灵活运用智能补偿技术 以提高计
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算精度 ， 采用数字滤波 、 冗余设计等技术增 强环境
的抗干扰 能力 。其 主要设计 特点 介绍如下 。
ａ 系统总体采用全模块化设计 。 在主程序模块 下分成若干彼此独立的分模块 ， 在各模块适 当位置 设置软件陷 阱， 进行冗余设计 ， 而有效地提高 了 从 系统的抗干扰能力 ｂ 充分采用智能补偿技术和数字滤波技术提 ． 高系统检测精度 。所谓智能补偿是指采用
实测标定 法或模糊控制技术 ， 通过对测量数据进行统计分析 及把温度差异和被测容器变容作为模糊变量 ， 以求 出补偿因子， 从而进行精确的泄漏量计算 。 Ｃ 拥有系统 自诊断 、 ． 自保护和故障实时监测功
６ 结束 语
高精度中压型智能测漏仪由中国科学院合肥智 能机械研究所和江苏汽塑集团联合研制成功并已通 过省级鉴定 。 该仪器的问世 ， 不但成功填补 了国内空 白，而且关键技术指标及性价比明显优于 国外同类 产品。 经多家企业的实际使用表明， 该仪器优良的设 计 、丰富的功能和稳定可靠 的性能 ，为提高生产效 率， 提高产品质量发挥 了重要作用。 面向众多需要进 行产品气密性检测的行业 ，该仪器的应用前景是十
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Ｋｅ ｒ ｓ ｌａ ｐ ｏ ｆｅ ｓ ｅ￣ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ： ｋ ｒ ｏｎ ｓ；ｄ ｔ ；ｍｉｒ ｉ ｅ ｅ ｔ ｌ ｎ ｅ ｓ Ｉ ｔ ｎ ｆ ｒ ｒ ｉｇ ｅ ｈ ｐ ｅ ｃ ａ ｄ ｆ ｒｎ ｉ ｒ ｓｕ ｒ ｓｏ ｍｅ ；ｓｎ ｌ ｃ ｉ ｆ ａ ａ
（ 责任编辑
方
舟）
（ 上接 第 １ ５页）
４ 结论
同传统的现场检具和计量室检测仪器不同， 该 测 量 系统 采 用 多 点测 量与 计 算 机 数 据处 理 相结 合
的方法 ，测量节拍为 ２ 件／ｒｎ 重复测量精度为 ａ ， ｉ
００ ３５ Ｉ＇， 定 度 为 Ｏ ０ ｒ ４ｈ 其 他各 项 性 ． １１稳 ０ １１ １ ． １ａ ０ ｍ／ ， 能指标 满 足工艺技 术要 求 。
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（ ｎｌｎ ｕｏ ｏｉ ｏ， ｈｙｎ Ｈ ｂｉ４ ２０ ） ＤａｇｅｇＡ ｔ ｂｌ Ｃ ．Ｓ ｉ ｕｅ ４ ０ １ ｍ ｅ ａ
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