【正文】 在此，謹向尊敬的導師表示衷心的感謝和崇高的敬意。3．在設計好的測量原理的基礎上，設計了測量儀的結構，給出了包括整體的機械結構，給進部件及其控制方法，測量傳感器的位置，測量儀電路，系統(tǒng)抗干擾及軟件設計結構等方面。步進每給進一步，電感傳感器和光柵尺傳感器都進行一次采樣，并傳入計算機進行保存。這里我們測量的滾珠絲杠牙型輪廓線沒有大的跳躍峰值，也沒有過大的斜率變化，沒有一定要測量的特殊點，所以，插值點的數量就成為了插值曲線擬合精度的重要參數。為解決這個問題，我們在步進電機停止運動以后，再次采集光柵傳感器的位置值L，判別L值是否在[0m，0+m]范圍內，若在其范圍內，結束復位程序，若不在范圍之內，則再根據L的值計算步進電機給進步數，重新給進。圖53虛擬坐標系系統(tǒng)開機以后，可能會出現(xiàn)這種問題，測量儀的移動機架由于上一次的使用，而未在靠近步進電機端的初始位置，如果不對其進行復位，就可能造成移動機架最終行至傳動絲杠的尾端而不能進行測量的尷尬境地。對得到的滾珠絲杠螺距誤差進行文檔保存，以便供后續(xù)的查詢與利用。其功能是對步進電機的控制與驅動，實現(xiàn)步進電機按設定好的步距給進，并完成正反轉，調速等功能。Visual C++，有著很豐富的功能：如ActiveX控件,ODBC,多線程支持等等。通常采用光電隔離的辦法。4．來自空間電磁輻射干擾。如果這些干擾信號沿著交流電源線進入傳感器接口電路內部，將會干擾其正常工作，影響系統(tǒng)的測試精度。圖44凸輪系統(tǒng)側視圖要研究抗干擾，就必須清楚干擾的來源。由于滾珠絲杠的牙型為圓弧狀，所以，如果電感測量頭相對于被測滾珠絲杠運動時，就會產生自鎖，影響滾珠絲杠測量儀的自動測量。該方法充分利用了計算機軟件資源，降低了硬件成本。4滾珠絲杠測量系統(tǒng)的硬件電路設計步進電機的運行特性與微機送來的脈沖信號有密切關系。在前面已經敘述，為了使用的方便和提高測量效率，我們采用步進電機做為整個系統(tǒng)的運動提供部件。選用這一轉換頻率，一方面照顧TLC7135的轉換精度，另一方面為了盡量少的占用AT89C52的資源。外型尺寸90хΦ15，該位移傳感器輸出信號紋波干擾很低，并備有15位BCD[8421]串行數字數顯裝置，但由于我們選用486機型作為控制機，如再選用數顯裝置既不經濟，又增加了處理環(huán)節(jié)，所以我們改用TLC7135雙重積分型A/D板把模擬信號轉化為數字信號直接供計算機處理。傳感器測頭檢測到被測物體的位移，通過測桿帶動銜鐵產生移動，從而使線圈的電感或互感系數產生變化，自感或互感信號在通過引線接入測量電路進行測量。180176。從精度、分辨率、經濟性、可靠性等方面考慮，我們決定采用光柵傳感器，它是以高精度光柵作為檢測元件的精密測量裝置，優(yōu)點是測量值數字化顯示、精度高、穩(wěn)定可靠和抗干擾強。此測量值經過處理采集之后，用于在計算機內進行后續(xù)的數據計算，曲線擬合，計算結果與分析。這些干擾有些是能夠對儀器造成巨大損壞的，如雷擊，有些則會減少儀器的使用壽命，如電網的干擾，有些則會對儀器的可靠性，精度等使用性能產生不良的影響。另外，由于不同的傳感器輸出信號的種類不同，受到的干擾也不同，這就需要有適合的信號處理電路，以便濾去夾雜在信號中的干擾，并將有用信號提取出來，提供給其他裝置進行后續(xù)的處理。夾具采用兩塊V型鐵，用上下兩塊鋼板并配以m10的螺栓加以固定，這樣的夾具可以做到對滾珠絲杠的夾持固定，有較好的定位效果。在緒論中我們已經提出過阿貝原則，即測工件與標準尺必須處在測量方向的同一直線上。又由于所測量的點都是是在軸向截面的二維平面內，所以我們只需要兩個位移傳感器，一個用來測量軸向的位移x，另一個測量縱向的位移y。激光雙頻干涉儀同光柵尺測量一樣，也是對單一的母線進行測量，不能實現(xiàn)對多條母線的測量。隨著現(xiàn)代測試技術的快速發(fā)展，光電技術、數字化技術、微處理技術、圖象顯示技術、自動化技術得到了廣泛的應用，智能化技術、柔性測試、計算機輔助測試等也得到廣泛的發(fā)展及應用，絲杠動態(tài)測量儀的研究開發(fā)也向高精度、快速化、智能化、模塊化的方向發(fā)展[17]。雖然其后的有些產品采用了厚膜電路和小規(guī)模集成電路構成的相位計，使儀器的性能指標有所改進，但從宏觀上看仍沒有走出早期測量儀工作的模式。由于效率提高，減少了環(huán)境A度波動的影響，有利于提高測量精度。表21絲杠測量動態(tài)法與靜態(tài)法比較項目靜態(tài)測量法動態(tài)測量法測量精度測量結果和絲杠的實際精度不完全符合:只能測量一、二個軸向截面內的螺距誤差；避免測量時間長會導致人的疲勞以及環(huán)境的變化等對測量結果產生的影響，長絲杠須采用跨牙測量。圖25記數法測量示意圖記數法測量原理如圖25。這類儀器通過機械方式指示被測絲杠相對于標準絲杠的誤差，雖結構簡單操作方便，但測量精度受標準絲杠精度的限制，且被測絲杠與標準絲杠螺距必須相同，只適用于精度要求不高，單一品種大批量生產的測量。（2）動態(tài)法絲杠動態(tài)測量基本工作原理。在萬能工具顯微鏡上，首先調整好儀器的焦距，根據中徑和牙型半角選擇適當的光圈，并按螺紋升角和螺旋方向將立柱傾斜一個角度，使主顯微鏡的主光軸與中徑上的螺旋線方向一致，然后移動儀器的滑板，使被測工件牙型進入目鏡視場內，即可開始對螺紋各項參數進行測量。因此，為了獲得高精度儀器，必須對靠近被測尺寸的環(huán)節(jié)提出較高的精度要求，縮小其制造公差，對非測量鏈環(huán)節(jié)不提出過高的要求。(2)最小變形原則儀器部件及零件的變形是儀器誤差的主要來源之一，儀器設計時應保證變形最小。2．確定測量儀的機械結構：根據已經設計好測量方法和設計規(guī)則，設計出相應的系統(tǒng)機械機構。它具有三個功用：①迅速完成數據處理，輸出導程誤差曲線，并根據ISO滾珠絲杠標準判斷出精度等；②通過圖形放大、濾波獲得精確數據，對誤差做出統(tǒng)計分析；③對導程誤差曲線進行諧波分析。另外，制造商在制造滾珠絲杠的過程中，由于制造工藝和制造手段的限制，生產出來的產品不一定都能夠滿足相關標準的要求，而要將不合乎標準的產品從眾多的合格產品中挑選出來，高效率、高精度的測量設備就成為了重要的挑選手段。而現(xiàn)今國內使用的動態(tài)絲杠測量儀多采用單頻、雙頻激光作為長度基準，圓光柵作為角度基準，共同作用來測量滾珠絲杠的行程誤差。另外，滾珠絲杠不但能夠作為定位，傳動零件，還可以起到定位的作用。由于制造工藝和制造手段的限制，滾珠絲杠制造精度的提高已經變得十分困難，所以，高精度的滾珠絲杠檢測手段就成為了補償數控機床加工誤差，提高機床加工精度的重要方式。 multiple generatrix measurem 目 錄1引 言 1 1 1 32系統(tǒng)方案分析 4 4 4 11 11 11 123系統(tǒng)測量元件與運動元件的選擇 18 18 18 19 224滾珠絲杠測量系統(tǒng)的硬件電路設計 24 24 26 27 28 28 295滾珠絲杠測量系統(tǒng)的軟件設計 30 30 31 34結 論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ． 36參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 37致 謝 39山東大學自學考試畢業(yè)設計（本科）1引 言滾珠絲杠作為機床主要的傳動、定位裝置，其制造精度決定了機床加工的精度，所以，要提高機床的加工精度，一種辦法是要提高滾珠絲杠的制造精度，另一種辦法就是要準確的測量出滾珠絲杠各種指標的誤差，為機床加工誤差的補償提供可靠的信息，從而達到提高機床加工參數的目的。經過了多年的研究與開發(fā)，形成了一套完整的檢測方法和體系。測量方式采用動態(tài)連續(xù)測量，是為了獲得與滾珠絲杠工作狀態(tài)接近的各種性能數據。儀器設計時應遵循減少儀器誤差或測量誤差的原則。其誤差直接影響儀器的測量誤差。由于測量方式比較簡單，測量的數據量比較少，所以可以用萬能工具顯微鏡等工具進行測量。這種方法的壓線誤差較小，因此測量精度比影像法高。圖23給出了測量絲杠螺旋線誤差的方法示意圖[9]。比相法測量時將絲杠轉動的圓周基準信號和軸向直線位移基準信號分別進行不同的分頻，使兩路信號在系統(tǒng)勻速運行和絲杠誤差為零的條件下成為同頻率信號，將分頻后的兩路信號的時間間隔作為采樣周期，兩信號相位差應保持不變，實際相位差對應于初始相位差的誤差反映了被測絲杠的導程誤差。70年代以來，很多工廠，學校和研究機構紛紛加入到滾珠絲杠測量儀的研究與制造中來。測量效率（1)每測量一個數據都要讀數顯微鏡對線一次或幾次，因此測量n場)低。由以上對比可以看出，動態(tài)測量較之傳統(tǒng)的靜態(tài)測量具有測量精度高、重復性好、效率高、檢測人員勞動強度低[13]，因此，在一些大批量、規(guī)?；z杠系列的生產與安裝調試場合，動態(tài)測量已基本取代了靜態(tài)測量，成為絲杠檢測的主要手段。激光技術和計算機技術的應用，使動態(tài)測量技術進一步提高。從緒論里我們可以看到，靜態(tài)法雖然效率低，但它有一個明顯的優(yōu)點：就是能測量多條母線的螺旋線行程誤差，這是滾珠絲杠動態(tài)測量儀所不具備的。1．系統(tǒng)測量方案分析基于以上的敘述，我們初步確定以下的測量方案。若只測量了90mm的行程運動系統(tǒng)便停止工作，勢必引起測量數據的不足，造成本次測量的失敗。圖26系統(tǒng)機械結構簡圖在此系統(tǒng)中，伺服電機用來控制傳動絲杠的旋轉，從而控制移動機架帶著被測絲杠移動，移動機架下固定著橫向位移傳感器的移動端，當固定機架移動時，橫向位移傳感器也隨之移動，測量出被測絲杠的軸向位移。圖28系統(tǒng)電路框圖（1）傳感器數據采集及處理模塊傳感器是測量系統(tǒng)中重要的組成部分，是進行測量的直接的功能元件，在本設計中，傳感器依然起著決定性的作用。（3）計算機接口模塊傳感器信號經過采集處理之后，要傳入計算機進行數據的分析，處理，計算，以得到最后的測量結果；當被測絲杠的測量長度達到要求時，計算機要輸出一個信號，停止伺服電機的轉動。另外，由于安裝或制造可能產生誤差，在設計中也要進行軟、硬件的誤差補償?，F(xiàn)在生產磁柵的SONY、球柵的NEWALL也將應用參數向光柵靠攏。本論文中采用的是北京中科恒業(yè)中自技術有限公司生產的GS8220系列數顯表。本課題中，縱向位移傳感器用來測量輪廓點的縱向相對坐標，以進行后續(xù)的數據處理。額定信號輸出177。利用單片機內部的計數器對TLC7135的時鐘脈沖計數，利用“Busy”作為計數器門控制信號，計數器以方式“1”工作，定時器控制位置為“1”，這時計數器只能在“Busy”為高電平時計數，將這段“Busy”高電平時間內計數器數值減去10000，其余數便是等于被測電壓的數值，POL端口是輸入電壓極性位，“1”為正電壓，“0”為負電壓。電感位移傳感器模擬量輸出范圍5V到+5V，而TCL7135模擬量的輸入范圍為2V到+2V，為了使傳感器電路與轉換電路相匹配，電感位移傳感器輸出量經過反向放大電路轉換成TLC7135能接受的電壓量才能進行滿量程轉換，電壓轉換公式為：