关键词:
水液压阀
协同设计
气蚀
MATLAB图像处理
摘要:
随着智能设计与智能制造的推进以及可再生能源技术的不断发展,以水介质取代传统矿物油介质成为液压技术发展的重要方向,因为矿物油与水有不同的理化特性,水液压阀的结构设计、仿真分析、空化气蚀等研究相对于油液压阀都有更高的要求。本文针对水液压阀的设计搭建了基于互联网的协同设计平台,并建立面向协同设计数据模块的水液压实验台数据采集系统,对水液压阀的特性与气蚀等问题进行实验研究,最终将实验数据反馈到协同设计平台。本文所搭建的协同设计平台基于PHP语言,采用MySQL数据库技术和B/S结构模式,旨在提高水液压技术中的关键元件水液压阀的设计效率。平台能够实现任务管理、参数化设计、仿生模型库和知识库等功能,其中着重阐述了Pro/E参数化设计模块与水液压阀实验数据模块以及实验数据库的建立过程,以期通过大量实验数据为水液压阀的设计提供案例支持与数据作为依据。为了得到协同设计平台数据模块所需的实验数据,本文设计并搭建了水液压综合实验台的数据采集系统。硬件上采用PLC可编程控制器来连接工业控制计算机与水液压实验模块;软件上运用组态王采集软件构建测试阀和透明阀的相关实验数据采集的用户操作界面。可视化实验图像采集模块选用适合拍摄水液压气蚀现象的高速摄像机方案,在计算机软件辅助下,对工作中的水液压透明阀进行拍摄,并得到完整的气蚀实验视频。利用上述的数据采集系统,在水液压综合实验台上进行实验,并对实验数据进行记录采集,具体如下:根据透明阀的固有特性进行开度流量特性以及压差流量特性等实验研究,通过系统采集数据与数显表采集数据的对比验证本文所设计的数据采集系统的精确度;对三个水液压测试阀进行实验,利用组态王软件设计的用户操作界面实现实验数据的采集及存储;利用高速相机拍摄视频对水液压透明阀阀口的气蚀现象进行实验分析,对比仿生结构与非仿生结构的气蚀特性,并运用平面镜多角度成像方法对透明阀进行模拟立体高速摄像实验。将上述采集到的透明阀实验图像在MATLAB软件中进行图像处理与结果分析,从而得到不同结构的阀体中气蚀产生的气泡信息。采集的实验数据与视频信息在进行整理上传后,实现了协同平台的异地实验。此外,建立了基于CBR(Case Based Reasoning,基于案例的推理)的水液压阀设计气蚀情况判断的案例模型作为设计参考,并且通过一个水液压阀的设计实例,阐述整个水液压阀协同设计平台的使用过程以及建立此平台的意义。