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1、I基于矢量空间线性分类的恒力弹簧质量检测装置设计摘 要本设计的目的是采用线性分类的方法设计一个恒力弹簧质量检测装置。线性分类技术是近代信息处理领域中极为重要的技术，其原理就是根据平面或者空间中点的某些特征，用一条直线或者一个平面将这些点分成不同种类，进行相关运算以确定最优的那条直线或者平面。恒力弹簧由于自身特殊构造，具有张力输出比较稳定的特点，它的应用十分广泛，主要用于各种平衡装置以及各种要求恒力输出的装置，如升降平衡装置、电机碳刷弹簧等。因此恒力弹簧的质量检测是极其重要的。整个设计的方案主要从测量装置的非电量部件开始一直到数据传送到计算机，控制下位机工作的同时也可以对传送来的数据进行精密的计
2、算与分析。设计中的难点主要在于上位机软件方面，不但要正确无误的接受和控制下位机采集数据，而且要进行高精度处理，线性分类在其中发挥了重大作用。本文中采用线性分类方法的优点是结构简单，计算快速。关键词：恒力弹簧，线性分类，数据采集 ,人机交互Design of Constant Spring Quality Testing Equipment Based on Classification of Linear Vector SpaceABSTRACTLinear classification technology is in the field of modern information proc
3、essing, the technology is very important. Linear classification is according to the points plane or some of the characteristics of space, with a straight line or a plane will these points into different kinds, undertake related calculation to determine the optimal the straight line or plane. Hengli
4、spring because of its special structure, has the characteristics of tension output relatively stable, it is mainly used for various balance device and various requirements hengli output devices, such as lifting balance device, electrical carbon brush spring etc. Can say is in production is widesprea
5、d applications in the field. Therefore constant force spring quality testing is extremely important.This design mainly from measuring devices have been the non-electric quantity components to transfer data to the computer, then human-computer interaction, can not only control the next place machine
6、to work can also transmit the data to the calculation and analysis of precision. The difficulty of this design lies mainly in the PC software, not only should correct under control and acceptance of a machine to collect data, and high precision processing. For hengli spring quality inspection techno
7、logy has a variety of, such as image matching technology, linear classification technology, this design main application linear classification technology. Linear classification is to use a straight line will coordinate with the measured data are separated, the measurement data is divided in some are
8、as in the space, then ask this group of data fluctuating range, stability, etc, will ultimately measured data, compared with standard data results.KEY WORDS:constant spring,linear classification,data collection,human-computer interaction目 录摘 要IABSTRACTII1绪论11.1课题的意义11.2国内外发展状况12设计方法论述32.1恒力弹簧装置的研究方案
9、32.2恒力弹簧测量装置的设计32.2.2装置的电气系统52.2.3计算机系统的组成73基于矢量空间线性分类的数据处理93.1分类器的概述93.2线性判别函数和决策超平面94计算机系统的设计134.1下位机的数据格式134.1.1电气标准134.1.2数据的传输格式134.2上位机软件设计144.2.1数据的传输模块144.2.2数据的存储模块154.2.3显示模块154.2.4数据处理模块164.2.5数据的判断模块165人机交互与系统测试175.1应用程序界面介绍175.2应用程序功能介绍185.3应用程序的测试205.4软件算法的实现235.5恒力弹簧数据的测试结果25总结27致 谢28
10、参考文献29附 录30351绪论1.1课题的意义随着科学技术的迅猛发展，恒力弹簧的应用无孔不入，小到家庭生活中的家电，例如电暖气的时间设置弹簧，吸尘器的拉线弹簧等。大到工业中的支撑设备，例如恒力弹簧支吊架，可以通过它来悬吊和支撑管道及设备，此时，当管道或设备产生位移时，只要在预先选定的载荷位移内，不管其位移变化有多大，它们可以通过恒力弹簧支架而始终获得恒定的支撑力。从而就不会给管道或设备带来新的附加压力，这样就可以避免造成重大的设备和安全事故。一般在有热位移较大的重要部位，就应考虑设置恒力弹簧支吊架，由于怛力弹簧支吊架的这一特点，因此在普通热力发电厂、核电站、石油和化工等热动力装置中得到愈来愈
11、广泛的应用。因此，恒力弹簧的质量检测是一个应该得到重视的问题。本课题是一个具有高度实用价值的题目，目的是为了结合学过的关于数据处理的知识和计算机软硬件知识，设计一种利用矢量空间线性分类进行恒力弹簧张力特性测试装置。研究该课题的目的是利用计算机对采集并处理恒力弹簧的张力特性，通过矢量空间分类器对弹簧的特性加以评价，从而为企业的生产提供参考数据，对提高产品质量，提高生产效率，改进生产工艺均有重要作用。这是一个来自于企业的生产环节的课题，具有一定现实意义。通过这次毕业设计一方面可以巩固知识，另一方面也使得本人亲身经历设计，有利于打开眼界。完成这个题目本人理论水平和实验水平都将有一个长足的提高，动手能
12、力得到锻炼，眼界得到扩展，为本人今后的工作和学习积累宝贵的经验。1.2国内外发展状况随着恒力弹簧应用的普及，恒力弹簧的质量能否被认可的重要性及其对社会的影响也越来越大，与此同时，基于矢量空间线性分类的恒力弹簧质量检测装置设计问题等也越开越具有现实意义。近年来，我国在工业方面对恒力弹簧的应用与日俱增，尤其是支吊架恒力弹簧装置，但是对于大型恒力弹簧的装置大部分都是从国外引进，因为我国的质量检测方面和国外有一定的差距。恒力弹簧吊架在电站设备、锅炉及水暖系统等一些要求承受恒定的系统中起着消除变形，产生恒力的作用。恒力弹簧支吊架的质量直接影响使用该产品的系统及设备的工作性能。故对恒力弹簧支吊架产品的测试
13、就显得十分重要。随着工程数学领域不断的深入，以及计算机技术的飞速发展，对于恒力弹簧的测试装置不断的智能化自动化，于此同时对于采集到数据的处理方法也不断改善，基于矢量空间的线性分类法不是于一种有效、经济的处理方法，它不像利用图像处理那样需要更多的设备和资源。本设计给基于矢量空间线性分类的恒力弹簧质量检测装置设计一种设计方案，实现了测试系统的数据采样、传输、以及处理。与别的测试装置相比，本测试系统具有以下特点：(1) 稳定、可靠；(2) 经济实用，成本低，特别适合国内中小型企业的恒力弹簧产品的测试；(3) 系统界面简单，使用操作方便。2设计方法论述2.1恒力弹簧装置的研究方案本文是在测试双态弹簧张
14、力的基础上，对张力特性进行分析，用线性分类的方法计算出弹簧的拉伸最大长度、张力波动范围及方差，所以在测试过程中应包含测量张力与拉伸长度、对数据转换和存储的控制、数据接收、处理和分析并得出结论，根据这3个过程，设计方法总体框架如下图2-1所示：图2-1 测试方法流程图在本文的设计方法中，我们首先通过传感器将张力和拉伸位移转换为电量，用单片机对转换过程进行控制并对暂时存储转换的结果，然后通过计算机将数据输入，并开发一个接收软件和一个数据处理软件，接收软件负责对单片机的控制和接收数据，数据处理软件对接收到的数据进行处理、分析得到数据分析结论。2.2恒力弹簧测量装置的设计由于合格的恒力弹簧在限定的范围
15、内张力F恒定或者变化缓慢，因此这一测试系统是通过外事拉力，使得弹簧产生拉伸位移，通过测量拉伸位移和拉力值得到一个二维曲线，通过对这二维曲线的数据分析、处理，判断产品是否合格，并为下一步调整提供参考建议。因此本系统的关键是测量两个量：其一是拉伸位移量；其二是拉力量。2.2.1装置的机械系统图2-2 恒力弹簧测试机械装置图如图2-2所示，该装置主要由支架、恒力弹簧、拉力传感器、直线位移传感器、扶手组成。开始测量时，手握扶手向后用力时，红色按钮可传递测量开始的信号，拉力传感器将弹簧所受的力转换成模拟信号传到A/D转换器中，直线位移传感器将移动的距离转换成模拟信号传到A/D转换器等待处理，处理之后传递给下位机，最后经下位机到达上位机进行分析、处理。(1) 拉力传感器本设计中的双态弹簧属于微小力量型弹簧，其最大承受拉力不超过9N，为了减小测量中的误差，在此采用ZLBS-7型拉力传感器。ZLBS-7型拉力传感器采用了箔式应变片贴在合金钢弹性体上，承受拉、压力均可，具有测量精度高、稳定性能好、温度漂移小、输出对称性好、结构紧凑，规格齐全。可用于微小力量的测量等。传感器电气特性参数如表2-1所示。表2-1 拉力传感器电气特性量程0.5、1、2、3、5、10、20
