Access数据库在气门尺寸视觉检测中的应用研究

摘要:根据发动机气门尺寸在线视觉检测的需求,采用Access数据库管理工具,构建了一个与发动机气门视觉检测设备相结合的气门标准尺寸数据库和检测结果数据库,用于对气门质量的在线检测与管理。它能够提供视觉检测中所需要的气门标准尺寸数据,实现检测结果自动判别,数据记录、分析和统计等功能;采用分布式记录和数据库动态加载方式运行,具有占用硬件系统资源少,查找、记录、分析和统计速度快,数据管理能力强,扩展性能好等特点。本研究已实际应用于汽车发动机气门尺寸自动光电检测系统中,取得了良好的应用效果。

关键词:Access;气门;视觉检测;质量管理;SQL

中图分类号:TP311文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)01-3-03

Application Research of Access Database Used in Visual Measurement System for Valves

DAI Zhong-xing1, XU Du1, JIANG Yong-ping1, YE Bo-hong1, FU Wen-lan2

(1.Faculty of Information Engineering, Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006, China;2. Huaiji Dengyun Auto Parts (Holding) CO., LTD., Zhaoqing 526400, China)

Abstract: According to the demands of on line vision measurement for engine-valve, this paper uses access database as a management tools to build a database of engine-valve standard size and test result for a visual measurement system so that to on-line teat and manage quality of valve. The database is able to give a standard data, judge the test results, record, analysis the data for the visual measurement system automatically. By using methods of distributed recording and dynamic loading, the database features less hardware system resources required, higher speed of search, record, analysis and statistics, higher management capability and good expansibility. It is practically used in an engine-valve vision measurement system successfully and achieved good results.

Key words: Access; Engine-valve; Vision measurement; QC; SQL

随着我国汽车工业的迅速发展,作为核心技术的发动机生产技术也同样得到了发展[1]。而发动机的核心部件气门的质量直接影响了汽车发动机的性能,寿命和油耗[2]。因此发动机气门制造质量的控制是整个汽车工业中重要的一环。

以往在气门生产的质量控制环节中,只能够通过抽检或小批次检测来估算全部工件的质量水平[3],由于估算与实际情况有一定的差距,无法根据产品的实际检测结果进行实时监控,并反求各个加工工序中的误差来源,给生产线的调整提供可靠有效的参考数据,因而不能很好的对所生产加工的产品进行科学有效的质量管理。近年来,基于机器视觉尺寸检测技术的发展与成熟,在机械加工业中得到了广泛应用,使得对加工零件进行全检测成为可能。在自动化检测过程中,单一的测量结果只能用来衡量单个被测零件的质量情况,若要衡量整条生产线的质量情况,就需要把所有的测量结果保存下来,进行数据统计与分析,给出综合检测结果。根据这个需求,本文提出采用Microsoft Office Access,构建发动机气门尺寸在线视觉检测数据库与质量管理方法。

1 Access数据库的特点

Access为美国Microsoft公司于1994年推出的微机数据库管理系统,是典型的新一代桌面数据库管理系统。它操作灵活、转移方便、运行环境简单、开发简单、接口灵活。其主要特点如下:

1) 完善地管理各种数据库对象,具有强大的数据组织、用户管理、安全检查等功能;

2) 强大的数据存储能力与处理功能,性能与大型数据库相媲美;

3) 可以方便地生成各种数据对象,利用存储的数据建立窗体和报表,可视性好;

4) 集成于Office环境中,能与其他Office工具相互交换数据;

5) 能够利用Web检索和数据,实现与Internet的连接。

Access主要适用于中小型应用系统,或作为客户机/服务器系统中的客户端数据库。因此在工业检测设备中使用Access数据库作为数据记录与分析工具,有着极佳的经济性与可行性。

2 视觉检测数据库的架构设计

根据气门视觉检测设备的要求,需要提供众多气门的标准尺寸数据、记录多个气门的全部测量结果,并带有记录、查询、数据分析和统计功能。因此设计整个数据库由两个模块组成:标准尺寸模块用于记录所有气门的标准尺寸数据;测量结果模块,用于记录各种型号气门的全部测量结果。整体架构如图1所示。

2.1 标准尺寸模块

为了实现标准尺寸模块与测量结果模块的独立管理,标准尺寸模块含有用于记录标准气门尺寸数据的以mdb为扩展名的Access文件和一个用于保存图纸文件的图纸文件夹,图纸文件以气门型号为文件名。在mdb文件中建立一个零件标准表,使用气门型号作为主键,不允许重名出现。把气门型号作为索引,查找对应的图纸文件。气门的基本机械尺寸需要三个数值来表示:规格中心,上公差范围,下公差范围。因此每一个尺寸需要占用三个字段,第一个字段记录规格中心,另外两个字段分别记录上公差和下公差。通过规格中心与上公差和下公差分别相加可得到规格上限值和规格下限值。气门的其他特殊尺寸只需要一个字段就能记录如:锥面跳动量,杆直线度,杆圆柱度,杆圆度,杆端垂直度,锥面圆度等。具体的标准尺寸数据库使用界面如图2所示。

2.2 测量结果模块

为了使记录、查询、结果分析与统计达到最快的效果、节省工控PC的内存资源,测量结果模块使用分布式的方法来记录测量结果。使用多个以气门型号为文件名的Access文件,用以记录每一种型号的测量结果。新增气门型号时,只需要新建一个Access文件即可完成测量结果数据库的扩容。在插入和查询测量结果数据时,采用动态加载数据库文件的方法,每次根据需要管理的气门型号加载相应的文件,不需要一次载入全部的数据库文件,这样占用内存少且查询速度快。

为了精确定位与管理每一只气门的测量结果,在测量结果记录文件中建立测量结果表,并设计有以下字段:“测量编号”字段,自动递增,不允许重复,总的测量顺序编号;“批次号”字段,用于区分不同的批次;“批次编号”字段,用于定位各批次中的气门;“测量结果”字段,记录气门的测量结果;“时间”字段,记录检测的时间。剩下为各种测量数据记录字段如:总长、杆径、盘端直径、槽径等。

3 质量管理的实现

3.1 质量管理的流程

质量管理的流程如图3所示,从标准尺寸模块中读取所需气门型号的各项机械外形尺寸,计算得到对应的规格上限值,规格下限值。根据发动机气门视觉检测设备给出的各项检测结果,与标准数据相比较,判断气门的检测结果为合格,不合格,漏加工和混装中的一种。把判断结果,各项测量数据及测量编号等数据记录于数据库中。在完成检测后,即可进行数据分析工作,计算出各种综合指标,参考指标进行各气门加工工序的调整工作。

3.2 使用SQL查询进行数据分析与统计

在质量管理的数据分析工作中,需要统计和计算的各种指标有综合数据,如:测量总数,合格数,合格率,不合格数,不合格率,漏加工数,漏加工率,混装数,混装率等;单项测量数据有:各个尺寸的最大值,最小值,平均值,不合格次数,不合格比率,超上差个数,超下差个数,CPK值,标准偏差,合格率等。

SQL具有丰富的查询语句和统计函数,能够对数据库中的数字型记录进行统计运算并返回结果。使用各种SQL语句的结合与嵌套能方便的统计出质量管理中所要的统计值。

为统计指定批次的合格数,可以使用以下SQL语句查询得出结果:

"SELECT COUNT(*) AS 统计值 FROM 测量结果 WHERE 批次号 = '批次号' AND 结果 ='合格'" 。

同理可以查询到不合格数,漏加工数和混装数,四者相加得测量总数。

在分析单项测量数据时,只针对合格与不合格的记录:

最大值使用以下SQL语句查询得出结果:

"SELECT MAX(测量数据记录字段) AS 最大值 FROM 测量结果 WHERE 批次号 = '批次号' AND结果 IN ('合格','不合格')"。

同理可以查询得到最小值,平均值。

超上差个数使用以下SQL语句查询得出结果:

"SELECT COUNT(测量数据记录字段) AS 超上差个数 FROM 测量结果 WHERE 批次号 = '批次号' AND 结果 = '不合格' HAVING (测量数据记录字段 > 上限值 )"。

超下差个数同理可得。

标准偏差使用以下SQL语句查询得出结果:

"SELECT STDEV(测量数据记录字段) AS 标准偏差 FROM 测量结果 WHERE 批次号 = '批次号' AND 结果 IN ('不合格','合格') "。

在质量管理中一个重要的综合指数CPK值,即制程能力指数,它是工程水准的量化反映,用一个数值来表达制程的水准;只有工程能力强的制程才可能生产出质量好、可靠性水平高的产品;SQL语句中没有提供CPK值的统计函数,因此编写了一个CPK计算函数,其代码如下:

private double GetCPK(double up, double down, double c, double sigma, double avg)

//up为上限值,down为下限,c为规格中心,sigma为标准偏差,avg为平均值

{double central = 0; //计算出来的规格中心

double CP, CAabs;

double CPK;

if (down == c) //只有上边缘

{CP = (up - avg) / (3 * sigma);

CPK = CP;}

else if (up == c)//只有下边缘

{CP = (avg - down) / (3 * sigma);

CPK = CP;}

else //双边缘

{central = (up + down) / 2;

CP = (up - down) / (6 * sigma);

if (avg >= central)

{CAabs = ((avg - central) / ((up - down) / 2)); }

else

{CAabs = ((central - avg) / ((up - down) / 2));}

CPK = CP * (1 - CAabs);}

return CPK;}

在得出CPK值后,对CPK进行评定,并根据其他统计参数给出处理建议,调整气门生产中的各个工序。

图4 数据库界面截图

4 结论

本文完成了基于Access的质量管理数据库的设计与构建,图4给出了部分数据库界面截图。本数据库能够在线录入新零件的标准数据,自动把零件的图纸导入数据库;为尺寸检测系统提供检测标准,记录检测结果;其测量结果可用图形的方式实时显示,具备测量结果查询与回显能力;能根据查询的结果计算各种质量管理指标和统计分析数据。现已成功地应用于自主研发的发动机气门视觉检测系统中,使用效果良好。

参考文献:

[1] 陈因达.发展我国车用发动机的战略思考[J].上海汽车,2004,(11):2-6.

[2] 乔梅波,都利勇,王忠财.发动机气门与气门座气密性检测[J].内燃机与动力装置,2009,(9):52-42.

[3] 徐杜,蒋永平,林梓荣,等.采用数字同步技术的轴类零件尺寸光电检测[J].光电工程,2004,31(8):45-48.