基于数据库标签感知分片的制造过程测量数据分布式存储

针对零件在线测量过程中多种测量仪器无法协同存储、仪器内数据查询聚合困难等问题,对多工序测量仪器集群的数据分布式存储和共享方法进行了研究。首先,在多个嵌入式测量仪器中,移植非关系型数据库集群对零件数据进行了分布式存储,简化了零件数据存储模型;然后,引入标签感知分片(tag-aware sharding),实现了零件不同工序测量数据的分类存储目的;最后,使用多个搭载嵌入式Linux系统的树莓派3B+开发板作为测量仪器系统平台,搭建了基于MongoDB数据库的在线测量分布式存储集群,通过大量测试数据验证了该集群在多节点存储时数据分布均匀、性能稳定;将存储集群与企业制造执行系统(MES)进行了对接,其可以实时监控分析零件测量数据,快速汇总所有测量节点内的工序数据并生成报表。研究结果表明:当集群中数据量达到7.2×10^(5)条时,单节点查询响应速度稳定在125 ms~208 ms范围内,相比哈希分片,其最高提升了88.15%;多节点协同查询响应速度为1308 ms,相比“升序键+搜索键”方案,其提升了了61.64%;多个测量节点内,1×10^(5)个零件数据聚合统计仅需5 s左右。该存储集群可以监控零件生产情况,在减少零件制造误差、提高制造效率和质量方面具有重要作用。

高精度冰刀磨削加工激光在线测量技术

为了满足体育竞赛对高精度冰刀的需求,提出一种高精度冰刀磨削加工的激光在线测量技术。通过线激光传感器在线测量冰刀刀刃轮廓,对测量数据进行低通滤波、小波滤波及中值滤波的组合滤波处理,利用正弦函数对处理结果进行数据拟合,拟合结果与测量数据的误差在0.01 mm以内,重复测量误差在0.004 mm以内,利用项目研制的高精度数控冰刀磨床加工一段半径R=21 000 mm的冰刀圆弧,这段圆弧的粗糙度达到0.3μm、圆度达到4.1μm。采用激光传感器测量该段圆弧,验证测量数据处理的准确性,得出激光测量结果与标准曲线精度误差在0.007 mm以内,满足高精度冰刀在线测量与加工的要求。

大口径液体流量仪表在线检测方法

大口径流量仪表在实际应用时,因不能断流及拆卸复杂,周期溯源与检测一直是流体计量的难题。结合现有的在线检测技术,提出一种同管径、小量程比或定点量传溯源的检测方法。采用便携式超声流量计和插入式电磁流量计相结合的方法,在实验室同管径、相同流量范围条件下同步溯源,再将实验室溯源后的标准流量计在相同安装方式下装夹到现场管道上,对现场大口径流量仪表进行检测实验。根据现场安装条件,可以在现场管道上同时安装2种标准流量计进行检测,2种流量计可以相互核查,提高现场校准的可靠性,也可以单独对现场流量计进行定点量传溯源检测。通过实验验证,为大口径流量仪表的在线检测可靠性和测量精度的提高,提供了一种新的方法。

测量技术概述及其发展趋势

测量技术可提升机械加工水平及质量,为小型零部件的生产制造提供便利。机械加工生产制造过程繁杂,很容易出现瑕疵品,结合机械加工制造规范,介绍了测量技术的构成及理论,分析了在线测量技术、线下测量技术、纳米偏移测量技术、激光发生器测量技术、超紧密仪器仪表核心技术在机械设备生产制造中的应用,展望了测量技术的发展趋势。通过加强测量技术的应用,解决生产参数问题,以确保机械加工的顺利进行。

虚拟仪器与电容实现水膜的自动测量与控制

为了有效地在线测量水膜,本文采用低成本的非接触式、高精度电容测微仪作为水膜厚度的传感器件,采用虚拟仪器进行测量状态的分析,并根据测量结果给出控制信号。电容测微仪将水膜厚度变化信息转换为-10-+10V的电压变化,通过A／D采集卡(如ZTIC8310,ZTIC6319等)进入计算机系统,虚拟仪器将实时采集的水膜电压信息转换为水膜的绝对厚度值,并实时显示和保存,以供更深一步的分析。本测控系统准确地测出运动水膜的厚度信息,精度为0.01μ,解决了水膜测量的难题。采用高精度电容测微仪及虚拟仪器进行测量,方法成本低,使用方便,容易扩展到其他测控领域。

一种智能型氢电导率测量方法研究及应用

氢电导率是表征电厂水汽纯度及其浸蚀性的一个重要指标。本文提出了一种智能型氢电导率测量方法,该方法利用电再生离子交换装置替换传统的离子交换树脂柱,解决了电厂氢电导率测量存在的诸多问题,真正意义上实现了氢电导率的连续在线测量。将该智能型氢电导率测量方法应用于2个电厂,结果表明:测量数据准确、可靠,且相较于常规氢电导率测量方法可迅速反映水汽品质的变化,同时能减少机组频繁启动时仪表的冲洗时间,大幅降低取样水量。该方法对推动电站化学监督水平的提升及综合防治水汽系统设备腐蚀具有重要意义。

虚拟式数控机床在线测量仪系统及其实现

将虚拟仪器技术引入数控机床在线测量仪,通过三维测头与工件的接触或碰撞,机床数控系统向虚拟仪器系统返回测量结果。结合测头与工件的具体几何位置关系进行补偿和形位误差计算处理,得到加工工件的质量评价参数及可视化展现。介绍了虚拟式数控机床在线测量的功能及其功能实现,重点分析了测量软件的实现以及减小测量误差的方法和措施。

基于CCD技术的钢板测宽仪

在原有的钢板在线测宽仪的基础上,提出了一种采用经济的线阵CCD成像的改良型系统。介绍了测量方法以及原理,应用CPLD与单片机结合采集与处理测量数据,采用边缘细化技术提高测量精度。整套系统结构简洁,成本低廉,抗干扰性能好,调试方便。

虚拟仪器概念在压气机实验研究中的实现

从实现压气机在线动态测试与监控环境建设出发,采用虚拟仪器技术实现了三级轴流压气机各级特性的在线测量、十六通道热线风速仪测试方案和数据分析模块集成的在线实现、以及三孔测量探针的在线标定和两维速度、总压、静压的在线测量。对虚拟仪器概念在压气机实验研究中的实现作出了初步的探讨。

强场极测沙仪原型机试验研究

为解决高含沙洪水泥沙在线监测问题,提升泥沙监测技术,为暴雨洪水水文监测系统能力建设提供技术支撑,研制了强场极测沙仪。仪器研发过程中解决了仪器结构、材料选择、信号干扰、相关附件研制、试验装备研制等问题。试验证明仪器采集的信号可稳定到较高的水平。通过试验掌握了仪器数据采集与极板面积、间距、材质、结构尺寸的关系:(1)清水温度与电压成二次多项式关系;(2)小于极板面积阈值时电容值与极板间距关系不大,大于该阈值时电容值随极板间距的增大而减小;(3)极板间电容必须达到一定数值,极板间电容才与含沙量有相关关系;(4)170 mm×400 mm(宽度×长度)极板电容为948 p F时对含沙量的反应仍不明显;(5)含沙量与电容的关系一般为三次曲线,含沙量数值不大时则表现为二次曲线;(6)合适的极板材料才能使仪器对含沙量变化有反应;(7)强场极测沙仪对水流和环境没有任何污染,对操作人员没有任何伤害,具有较广阔的推广前景,建议在有代表性的测站推广应用。

线阵CCD技术在钢板测宽仪中的应用

国内目前钢板测宽仪,其结构复杂,控制繁琐,需要标定,以及及时维护,实时操作性差。本文在原有的钢板在线测宽仪的基础上,提出了一种改良型的系统。系统中采用经济的线阵CCD成像系统。在本文中介绍了测量方法,以及原理,应用CPLD与单片机结合采集与处理测量数据,和边缘细化技术提高测量精度。整套系统结构简洁,成本低廉,抗干扰性能好,调试方便。

红外光谱在线测量系统微量采样与温控装置

为提高红外吸收光谱法在线测量的实时性和准确度,其采样装置必须实现连续进样和快速准确的温度调节。文中研究一种用于液体吸收光谱在线测量的连续采样装置。该装置同步实现测量过程的采样、预温度调节和数据读取,减少测量周期。采用半导体制冷元件双向温度控制,采样通道和测量池两段温度调节,减少温度调节时间,进一步提高在线测量实时性。该装置体积小,控温速度快,环境适应性好,实现了光谱分析仪表在线自动连续测量。

基于LSSVM的磨加工主动量仪圆度误差在线评定方法研究

圆度误差作为重要的几何误差指标直接影响机械零部件装配精度和使用寿命,面向智能制造的在线测量对圆度评定方法的快速性、准确性提出了更高的要求。针对在线圆度误差评定,结合磨加工主动量仪提出一种基于最小二乘支持向量机(LSSVM)的最小区域评定方法。LSSVM采用误差的二范数和等式约束代替了传统支持向量机中的误差和不等式约束,将二次规划问题转化为求解线性方程,降低了计算的复杂度,有效提高了求解速度。通过对比单纯形算法、遗传算法、支持向量机和LSSVM四种算法的圆度误差评定结果,验证了基于LSSVM的圆度误差最小区域评定方法的准确性和可行性,发现它在处理庞大提取数据时的高效性,可实现磨加工主动量仪在生产过程中对圆度误差的在线评定,提高加工效率。

智能水分测试仪的研制

介绍了以8031单片机为中央处理器的湿度测试仪的工作原理、硬件电路结构和软件设计。该测试仪采用湿敏电容元件与555构成的振荡电路作为信号转换接口,是集温度补偿电路,湿度报警和显示于一体的智能湿度测试系统。它具有明显的测量精度高、智能性强、性能价格比优越的特点,可广泛应用于诸多领域的湿度测量。

多通道虚拟式水质污染离子在线监测技术研究

采用离子选择性电极和电位恒定的参比电极为敏感头,和高输入阻抗、高精度的电位计组成传感器,通过数据采集卡(DAQ)以及以LabVIEW为开发平台的虚拟仪器,实时在线监测水体中CN-、F-、Cl-、Ca2+、Mg2+、S2-等多种离子含量,为水质污染的在线监测提供了一种具有理论指导意义和实用价值的新方法。

流量工具软件在现场仪表核查与校准中的运用

在线校准和核查的方法可确保各类仪表及时进行量值溯源,保证计量数据准确可靠。由于生产装置的流量计量仪表和过程控制仪表大部分为标准节流式流量计,采用流量工具软件对这部分仪表进行在线核查;根据介质的差压、压力、温度以及节流板开孔直径等条件,将软件计算结果与现场仪表实际测量数据进行对比,并根据对比结果对仪表进行调整。实践证明,这种方法能够在不影响生产装置正常运行的情况下对仪表进行在线校准,同时能够发现生产过程中由于工艺调整导致的计量偏差等问题,在确保装置安全、高效运行的同时,可以大大降低仪表运维成本。

直流电流在线测量的电路设计

分析在线测量直流电流的工作原理,设计出三量程在线电流测量仪电路并对其元件及参数做出选择。

油品含水率在线检测仪的研制

介绍油品含水率检测原理、电容/电压转换方法以及系统设计。实验结果表明,该仪器能够准确、快速地检测出油品的含水率,从而避免了润滑失效所带来的潜在危害。

无离群数据影响的水污染离子在线监测研究

采用离子选择性电极和电位恒定的参比电极作为敏感头,与高输入阻抗、高精度的电位计组成传感器,以LabVIEW为开发平台的虚拟仪器,通过数据采集卡,实时在线监测水体中多种离子含量,并对数据进行整理,以消除离群数据的影响,为水质污染的在线监测提供了一种具有理论指导意义和实用价值的新方法。

焦饼温度在线测量仪在鞍钢鲅鱼圈的应用

由于传统焦饼测温方法不适用于大型焦炉,所以引进了焦饼温度在线测量仪。鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司结合生产实际,对该套设备进行了改进,从而提高了焦饼温度在线测量稳定性,降低了员工劳动强度。通过开发该设备在焦炉热工管理上潜力,完善了加热制度,提高了加热的均匀性,降低了炼焦耗热量。