典型零件形状误差检测系统控制部分的设计分析

　　一、概述

　　随着近代科学的迅速发展和生产水平的不断提高，机加工工业的制造精度和与之相应的检验测量器具都有了很大程度的提高和完善。因而与产品质量有关的形位误差的评定、测量方法等问题，便成为计量学领域研究的热点。零件的形状和位置误差对机器、仪器的工作精度、寿命等性能都有直接的影响，对于在高速、高压、高温、重载条件下工作的机器和精密机械仪器，其影响更甚。为了保证机械产品质量，保证零部件的互换性，需确保形状和位置公差在规定的范围之内，所以圆度、圆柱度、直线度等形位公差在零件图上是必不可少的特征参数。

　　我国已研制出智能化的各种在线检测设备以及各种特殊用途的数字测量装置。但目前国内现有的各种检测工具与方法不能合理而经济地对大型精密零件的形位误差进行准确的测量。由于大型零件有其各自的特点，通用量仪一方面不能满足测量需要，另一方面价格比较昂贵，对环境的要求比较高;同时从总体水平看，我国的自动化测量技术与工业发达国家相比还有一定的差距。突出表现为系统的稳定性和可靠性差，自检能力和自动化程度低，而且种类较少。如何正确快速地测量和评定形位误差，对提高生产率和产品质量，对现有设备的合理充分使用都起着十分重要的作用。因此研制一种性能价格比高、精确度也比较高的形位误差检测系统已成为当务之急。

　　针对内蒙古包头某公司生产的典型零件(其长度1400mm，宽700mm，厚200mm，重量约达1540kg)，检测20-Φ100H7的孔的圆度、圆柱度误差是否满足7级公差精度，要求开发一套专用检测系统，以性能先进、运行可靠、具有一定的通用性和使用方便为出发点，能准确、快速地检测20孔平板大型零件上孔的形位误差，以满足检测产品质量的要求。

　　二、检测系统的运动控制设计

　　1.检测系统的总体方案

　　本套检测系统的设计目的是能够针对20孔平板大型零件实现圆度和圆柱度误差测量。为了节省测量时间和计算时间，应在保证测量精度的前提下，尽量减少测量截面和采样点数。本文采用每周采样128个点，每孔取10个截面。

　　由于测量空间的限制和测量大型板孔零件上孔的特点，机械系统的设计摒弃了悬臂式、仪器式、固定桥式等传统的测量机构，采用工作台固定、传感器回转的闭口移动桥式的结构。由于该测量系统的测量精度要求比较高，传感器回转中心必须与所测量孔中心对中，因此用电机上的码盘转换为位移不能满足测量要求，而采用光栅尺来弥补电机码盘作为位置反馈精度低的要求。控制部分主要由计算机和运动控制卡及相关部件组成，计算机主要进行输出运动控制指令和数据处理。控制部分的设计主要是运动控制与控制模块的设计。由于空间限制和测量环境的要求，伺服驱动系统只能选择体积小、不产生电火花的交流伺服电机和与其配套的伺服驱动器。将控制运动分为7个控制模块，以便控制机械系统完成测量。系统用C++软件开发。