Access數據庫在氣門尺寸視覺檢測中的應用研究

摘要:根據發動機氣門尺寸在線視覺檢測的需求，采用Access數據庫管理工具，構建了一個與發動機氣門視覺檢測設備相結合的氣門標準尺寸數據庫和檢測結果數據庫，用于對氣門質量的在線檢測與管理。它能夠提供視覺檢測中所需要的氣門標準尺寸數據，實現檢測結果自動判別，數據記錄、分析和統計等功能;采用分布式記錄和數據庫動態加載方式運行，具有占用硬件系統資源少，查找、記錄、分析和統計速度快，數據管理能力強，擴展性能好等特點。本研究已實際應用于汽車發動機氣門尺寸自動光電檢測系統中，取得了良好的應用效果。

關鍵詞:Access;氣門;視覺檢測;質量管理;SQL

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A 文章編號: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

隨著我國汽車工業的迅速發展，作為核心技術的發動機生產技術也同樣得到了發展[1]。而發動機的核心部件氣門的質量直接影響了汽車發動機的性能，壽命和油耗[2]。因此發動機氣門制造質量的控制是整個汽車工業中重要的一環。

以往在氣門生產的質量控制環節中，只能夠通過抽檢或小批次檢測來估算全部工件的質量水平[3]，由于估算與實際情況有一定的差距，無法根據產品的實際檢測結果進行實時監控，并反求各個加工工序中的誤差來源，給生產線的調整提供可靠有效的參考數據，因而不能很好的對所生產加工的產品進行科學有效的質量管理。近年來，基于機器視覺尺寸檢測技術的發展與成熟，在機械加工業中得到了廣泛應用，使得對加工零件進行全檢測成為可能。在自動化檢測過程中，單一的測量結果只能用來衡量單個被測零件的質量情況，若要衡量整條生產線的質量情況，就需要把所有的測量結果保存下來，進行數據統計與分析，給出綜合檢測結果。根據這個需求，本文提出采用Microsoft Office Access，構建發動機氣門尺寸在線視覺檢測數據庫與質量管理方法。

1 Access數據庫的特點

Access為美國Microsoft公司于1994年推出的微機數據庫管理系統，是典型的新一代桌面數據庫管理系統。它操作靈活、轉移方便、運行環境簡單、開發簡單、接口靈活。其主要特點如下:

1) 完善地管理各種數據庫對象，具有強大的數據組織、用戶管理、安全檢查等功能;

2) 強大的數據存儲能力與處理功能，性能與大型數據庫相媲美;

3) 可以方便地生成各種數據對象，利用存儲的數據建立窗體和報表，可視性好;

4) 集成于Office環境中，能與其他Office工具相互交換數據;

5) 能夠利用Web檢索和發布數據，實現與Internet的連接。

Access主要適用于中小型應用系統，或作為客戶機/服務器系統中的客戶端數據庫。因此在工業檢測設備中使用Access數據庫作為數據記錄與分析工具，有著極佳的經濟性與可行性。

2 視覺檢測數據庫的架構設計

根據氣門視覺檢測設備的要求，需要提供眾多氣門的標準尺寸數據、記錄多個氣門的全部測量結果，并帶有記錄、查詢、數據分析和統計功能。因此設計整個數據庫由兩個模塊組成:標準尺寸模塊用于記錄所有氣門的標準尺寸數據;測量結果模塊，用于記錄各種型號氣門的全部測量結果。整體架構如圖1所示。

2.1 標準尺寸模塊

為了實現標準尺寸模塊與測量結果模塊的獨立管理，標準尺寸模塊含有用于記錄標準氣門尺寸數據的以mdb為擴展名的Access文件和一個用于保存圖紙文件的圖紙文件夾，圖紙文件以氣門型號為文件名。在mdb文件中建立一個零件標準表，使用氣門型號作為主鍵，不允許重名出現。把氣門型號作為索引，查找對應的圖紙文件。氣門的基本機械尺寸需要三個數值來表示:規格中心，上公差范圍，下公差范圍。因此每一個尺寸需要占用三個字段，第一個字段記錄規格中心，另外兩個字段分別記錄上公差和下公差。通過規格中心與上公差和下公差分別相加可得到規格上限值和規格下限值。氣門的其他特殊尺寸只需要一個字段就能記錄如:錐面跳動量，桿直線度，桿圓柱度，桿圓度，桿端垂直度，錐面圓度等。具體的標準尺寸數據庫使用界面如圖2所示。

2.2 測量結果模塊

為了使記錄、查詢、結果分析與統計達到最快的效果、節省工控PC的內存資源，測量結果模塊使用分布式的方法來記錄測量結果。使用多個以氣門型號為文件名的Access文件，用以記錄每一種型號的測量結果。新增氣門型號時，只需要新建一個Access文件即可完成測量結果數據庫的擴容。在插入和查詢測量結果數據時，采用動態加載數據庫文件的方法，每次根據需要管理的氣門型號加載相應的文件，不需要一次載入全部的數據庫文件，這樣占用內存少且查詢速度快。

為了精確定位與管理每一只氣門的測量結果，在測量結果記錄文件中建立測量結果表，并設計有以下字段:“測量編號”字段，自動遞增，不允許重復，總的測量順序編號;“批次號”字段，用于區分不同的批次;“批次編號”字段，用于定位各批次中的氣門;“測量結果”字段，記錄氣門的測量結果;“時間”字段，記錄檢測的時間。剩下為各種測量數據記錄字段如:總長、桿徑、盤端直徑、槽徑等。

3 質量管理的實現

3.1 質量管理的流程

質量管理的流程如圖3所示，從標準尺寸模塊中讀取所需氣門型號的各項機械外形尺寸，計算得到對應的規格上限值，規格下限值。根據發動機氣門視覺檢測設備給出的各項檢測結果，與標準數據相比較，判斷氣門的檢測結果為合格，不合格，漏加工和混裝中的一種。把判斷結果，各項測量數據及測量編號等數據記錄于數據庫中。在完成檢測后，即可進行數據分析工作，計算出各種綜合指標，參考指標進行各氣門加工工序的調整工作。

3.2 使用SQL查詢進行數據分析與統計

在質量管理的數據分析工作中，需要統計和計算的各種指標有綜合數據，如:測量總數，合格數，合格率，不合格數，不合格率，漏加工數，漏加工率，混裝數，混裝率等;單項測量數據有:各個尺寸的最大值，最小值，平均值，不合格次數，不合格比率，超上差個數，超下差個數，CPK值，標準偏差，合格率等。

SQL具有豐富的查詢語句和統計函數，能夠對數據庫中的數字型記錄進行統計運算并返回結果。使用各種SQL語句的結合與嵌套能方便的統計出質量管理中所要的統計值。

為統計指定批次的合格數，可以使用以下SQL語句查詢得出結果:

\"SELECT COUNT(*) AS 統計值 FROM 測量結果 WHERE 批次號 = '批次號' AND 結果 ='合格'\" 。

同理可以查詢到不合格數，漏加工數和混裝數，四者相加得測量總數。

在分析單項測量數據時，只針對合格與不合格的記錄:

最大值使用以下SQL語句查詢得出結果:

\"SELECT MAX(測量數據記錄字段) AS 最大值 FROM 測量結果 WHERE 批次號 = '批次號' AND結果 IN ('合格'，'不合格')\"。

同理可以查詢得到最小值，平均值。

超上差個數使用以下SQL語句查詢得出結果:

\"SELECT COUNT(測量數據記錄字段) AS 超上差個數 FROM 測量結果 WHERE 批次號 = '批次號' AND 結果 = '不合格' HAVING (測量數據記錄字段 > 上限值 )\"。

超下差個數同理可得。

標準偏差使用以下SQL語句查詢得出結果:

\"SELECT STDEV(測量數據記錄字段) AS 標準偏差 FROM 測量結果 WHERE 批次號 = '批次號' AND 結果 IN ('不合格'，'合格') \"。

在質量管理中一個重要的綜合指數CPK值，即制程能力指數，它是工程水準的量化反映，用一個數值來表達制程的水準;只有工程能力強的制程才可能生產出質量好、可靠性水平高的產品;SQL語句中沒有提供CPK值的統計函數，因此編寫了一個CPK計算函數，其代碼如下:

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

//up為上限值，down為下限，c為規格中心，sigma為標準偏差，avg為平均值

{double central = 0; //計算出來的規格中心

double CP， CAabs;

double CPK;

if (down == c) //只有上邊緣

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

CPK = CP;}

else if (up == c)//只有下邊緣

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

CPK = CP;}

else //雙邊緣

{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，對CPK進行評定，并根據其他統計參數給出處理建議，調整氣門生產中的各個工序。

圖4 數據庫界面截圖

4 結論

本文完成了基于Access的質量管理數據庫的設計與構建，圖4給出了部分數據庫界面截圖。本數據庫能夠在線錄入新零件的標準數據，自動把零件的圖紙導入數據庫;為尺寸檢測系統提供檢測標準，記錄檢測結果;其測量結果可用圖形的方式實時顯示，具備測量結果查詢與回顯能力;能根據查詢的結果計算各種質量管理指標和統計分析數據。現已成功地應用于自主研發的發動機氣門視覺檢測系統中，使用效果良好。

參考文獻:

[1] 陳因達.發展我國車用發動機的戰略思考[J].上海汽車，2004，(11):2-6.

[2] 喬梅波，都利勇，王忠財.發動機氣門與氣門座氣密性檢測[J].內燃機與動力裝置，2009，(9):52-42.

[3] 徐杜，蔣永平，林梓榮，等.采用數字同步技術的軸類零件尺寸光電檢測[J].光電工程，2004，31(8):45-48.