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超声波辊型检测系统的研究

作　者: 王文生
导　师: 齐广学
学　校: 燕山大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 辊型检测声循环多次脉冲反射法遗传算法曲线拟合串行通信 MSComm控件
分类号: TB553
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 95次
引　用: 1次
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内容摘要

工业生产对所需板材精度的要求日益提高，但由于轧辊在使用中不断磨损变形，导致其表面精度降低，从而严重影响着所生产的板材的精度。因此，在板材的生产过程中，只有及时准确的检测轧辊辊型并对其进行修复，才能更好的保证生产出高质量的板材。本文在分析了三维面型检测的发展现状及目前辊型的检测方法的基础上，提出了声循环多次脉冲反射测量原理，并以此为基础设计了上位机化的超声波辊型测量系统。本系统以超声波多次脉冲反射法测距原理为基础，设计声循环反射控制电路，达到以延长测量时间为代价提高测量精度的目的。本文在设计辊型检测的硬件电路的基础上，详细介绍了数据处理的方法，采用VB语言设计测量系统的软面板，并使用VB的MSComm控件实现上位机与单片机的串行通信。主要的数据处理工作在上位机进行，采用基于差分法的分位数算法剔除粗大误差；采用三点式测量原理消除探头的安装及运动所产生的误差；采用最小包容区域法评定轧辊半径，并应用遗传算法实现最小包容区域法的寻优计算；采用阿克玛插值方法进行辊型的曲线拟合。另外，因为数据处理算法通过C语言程序实现，所以文中介绍了一种简单的C语言与VB语言的混合编程方法。本文提出的超声波辊型检测系统具有真正的智能化和多态性，具有自动检测、数据实时采集、处理及辊型曲线显示等功能，所获辊型精度高，对高质量板材的加工具有指导意义。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-9
第1章绪论  9-17
  1．1 引言  9
  1．2三维面型检测发展现状  9-15
    1．2．1 触针方法  10-11
    1．2．2 扫描探针显微镜  11
    1．2．3 光学方法  11-13
    1．2．4 基于测距的三维面型检测  13-15
  1．3 辊型检测方法选择  15
  1．4 课题主要研究内容  15-17
第2章超声检测原理及辊型检测系统  17-50
  2．1 超声波及超声波传感器  17-21
    2．1．1 超声波  17-18
    2．1．2 超声波传感器  18-21
  2．2 检测原理分析  21-26
    2．2．1 声循环多次脉冲反射法测量原理  21-23
    2．2．2三点式测量原理  23-24
    2．2．3 相对测量法补偿声速和线路延时  24-25
    2．2．4 超声辊型检测系统工作原理  25-26
  2．3 超声辊型检测系统硬件电路设计  26-36
    2．3．1辊型检测系统概述  26
    2．3．2 探头选择及安装方式  26-28
    2．3．3 超声波收发电路  28-29
    2．3．4 循环反射—脉宽形成电路  29-30
    2．3．5 脉冲计数电路  30-31
    2．3．6 单片机系统构成  31-32
    2．3．7 串行通信接口设计  32-36
  2．4 辊型检测系统软件设计  36-49
    2．4．1 面向对象的编程语言VB  36-39
    2．4．2 上位机流程  39-41
    2．4．3 单片机流程  41-43
    2．4．4 MSComm串行通信控件  43-49
  2．5 本章小结  49-50
第3章数据处理  50-77
  3．1 数据处理方法  50-58
    3．1．1 数字滤波技术  50
    3．1．2 粗差剔除算法  50-54
    3．1．3 圆度误差评定方法  54-55
    3．1．4 最小包容区域法评定轧辊半径  55-57
    3．1．5三点式测量消除台架运动误差  57-58
  3．2 遗传算法计算轧辊半径  58-67
    3．2．1 遗传算法  58-62
    3．2．2 算法设计与实现  62-67
  3．3 辊型曲线拟合  67-76
    3．3．1 拟合算法  67-69
    3．3．2 数据处理流程  69
    3．3．3 动态链接库DLL及VB中调用VC++生成的DLL  69-76
  3．4 本章小结  76-77
第4章实验调试及误差分析  77-90
  4．1 引言  77
  4．2 基于VB6．0的单片机与PC机的串行通信实验  77-83
    4．2．1 串行通信协议  77-79
    4．2．2 实验设备  79-80
    4．2．3 单片机部分  80
    4．2．4 上位机部分  80-83
  4．3 声循环多次反射电路测量实验  83-84
  4．4 数据处理仿真实验  84-88
    4．4．1 遗传算法程序调试  84-87
    4．4．2 轧辊辊型曲线拟合仿真实验  87-88
  4．5 误差分析  88-89
  4．6 本章小结  89-90
结论  90-91
附录  91-120
参考文献  120-124
攻读硕士学位期间所发表的论文  124-125
致谢  125-126
个人简历  126

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