圆度测量装置的控制系统设计

　　0 引言

　　控制系统是实现被测工件自动装夹和测量数据自动采集的关键所在。文献1讨论了圆度、圆柱度在线测量及补偿控制;文献2提出了一种低成本高精度的圆度测量系统,该系统采用球轴承支承旋转工作台,利用非接触间隙传感器和一个采集与处理传感器对数据进行采集和处理;陈立杰等[3-7]研究了虚拟圆度误差测量仪,虚拟仪器突破了传统智能圆度仪在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制;安志勇等[8]探讨了非接触激光圆度研制的一些问题,特别适合于大尺寸回转体零件的测量;文献[9-11]探索了轴类零件低成本、高精度、多参数综合量仪的实现方法。根据自制的圆度测量装置,设计了自动控制系统的总体方案,并进行了有关软硬件程序和控制电路的设计。

　　1 圆度测量装置的控制系统方案

　　1.1 圆度测量装置的工作过程

　　圆度测量装置的结构装配简图见图1,被测工件采用卧式放置,检测基准与加工基准统一,用于检测圆度误差数据的电涡流传感器的安装。其自动测量的工作过程如下:

　　将被测工件放在左、右顶针3、9之间的V形块12上,用鼠标点击控制系统界面上的自动测量按钮,起动PCL)839控制卡,并通过其地址0x300H的第一通道向移动电机发出脉冲信号,经驱动放大器驱动移动电机,通过同步带带动丝杠4实现滑块1从左到右的移动,使左顶针顶起被测工件,同时,滑块压下行程开关5,行程开关的信息控制PCL)839的第二通道工作,控制旋转电机的转动。旋转电机通过同步带带动右顶针9转动,使被测工件一起同步旋转,在工件转动的同时,其脉冲信号经导线送至HY)1232数据采集卡(设置的地址为0x280H)的0号通道,HY)1323起动工作后,检测0号通道中的信号是否下降沿(或上升沿),若不是,则不进行采样,继续等待,直至0号通道出现下降沿;若是,则采样各传感器的测量数据,直至完成被测工件每周若干个点的数据采样,在采样数据完成后由软件控制转动电机停止转动,稍后,使移动电机反转,带动丝杠使滑块从右向左移动,松开工件,滑块压下行程开关XK1,复位,取出被测工件,从而完成一根轴的测量。

　　1.2 控制系统方案

　　由圆度测量装置的工作过程可知,系统的工作循环如图2所示。图2中,左面是移动电机夹紧被测零件的工作循环,右面是旋转电机带动被测零件旋转,从而实现圆周方向的多点测量。

　　根据工作过程和工作循环图得到控制系统总体方案,即控制系统的流程框图如图3所示。

　　2 圆度测量装置控制系统硬件电路设计

　　2.1 控制系统的功能