实时圆度检测系统技术的研究

　　0 引言

　　近年来,随着电子技术及半导体工艺的迅猛发展,实时快速的计算机信息处理技术逐渐成为工业控制的主流,这对我国传统机械制造行业中的检测仪器数字化改造有很重要的意义。在精密检测中,圆度误差的检测是一项重要而且繁琐的工作。目前,国内市场上的圆度检测仪可以分为传统式圆度仪和智能式圆度仪两类。传统式圆度仪是用电敏方式将轮廓的径向变化记录在与转台同步转动的记录纸上,然后由检测人员借助一同心圆透明样板来评定被测工件的圆度及偏心值,这种检测方式的缺点是会造成较大的人为误差。而智能式圆度仪是借助PC机所具有的高速计算能力和丰富的系统资源,实现圆度的智能评定,弥补了人工评定带来的不足。其具有快速、准确、稳定等优点,但PC机体积过大,搬运不方便,检测实时性不够。

　　近年来,PC/104技术得到迅猛发展。这是一种专门为嵌入式控制而定义的、与标准的PC体系结构相兼容的工业控制总线,与普通PC总线控制系统相比较其具有以下的优点:

　　1)小尺寸结构:标准模块的机械尺寸是96x90(mm);

　　2)堆栈式连接:去掉总线插槽,总线以“针”和“孔”形式层叠连接,这种层叠封装有极好的抗震性;

　　3)低能耗:减少元件数量和电源消耗;

　　4)抗干扰性强,更容易实现现场工作。

　　以实时性、一体化、集成化为设计思想,结合了PC/104的这种紧凑的外形、成熟开放的标准体系结构,本文提出了一种新的检测系统,以实现圆度的精密快速检测。

　　1 检测系统硬件实现方案

　　1.1 硬件系统组成

　　本系统以嵌入式PC/104开发平台为核心,以及机械装置、传感器、信号采集和控制卡、PC/104外围设备组成,如图1所示。

　　作为本系统的核心,PC/104与PC机完全兼容:具有16M(或更多)的内存;具有IDE硬盘接口/DOC接口;键盘和鼠标接口;串行口及并行口;软驱接口;CRT显示接口;同时PC/104还具有LCD显示接口,可直接驱动LCD。为了实现一体化、小型化,本系统选择了264mm的液晶显示器,并配备触摸屏操作。

　　1.2 系统检测原理

　　检测工作台上的传感器将工件表面轮廓的径向位移信号转换成电压信号,输入到信号采集和控制卡中,完成信号的前端处理。然后软件系统对整个检测过程进行控制并对检测数据进行处理,最后将结果输出。

　　在测量过程中,为保证传感器输出信号的真实性,首先要保证旋转台面的倾斜度可调,以使其与旋转轴线垂直。另外,被测件的圆心应与转台中心重合,为此软件系统中需要设计一个对心表。通过观察对心表指针的摆动范围,调整被测件与工作台的相对位置,以使其中心重合。偏心量(两中心的偏移距离)影响着传感器信号的真实性,影响着最终测量结果的精度。通过对心表只能尽量地减小偏心量,而不能完全消除,最终用软件的方法补偿偏心量的影响。