【正文】 徑的變化。依據(jù)調(diào)控方式不同，抑制模型可大致分為二種：一種是直接抑制模型，一種是負(fù)反饋抑制模型。 誤差抑制技術(shù)是針對(duì)誤差的作用規(guī)律，在一般測(cè)量系統(tǒng)中預(yù)先加入隨誤差源變量的變化而自動(dòng) 調(diào)控輸入或輸出，進(jìn)而使誤差抵消或消除的一種測(cè)量或儀器設(shè)計(jì)方法。誤差修正技術(shù)有兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 一個(gè)是修正量的獲取方式、一個(gè)是修正方式。誤差分離技術(shù)有兩種類型：一種是基于信息源變換，另一種是基于模型參數(shù)估計(jì)。 誤差分離技術(shù)（ Error separation Technique）是通過(guò)信息源變換或模型參數(shù)估計(jì)的方式，使有用信號(hào)分量與誤差分量相分離的一種測(cè)量技術(shù)。本系統(tǒng)采用三點(diǎn)定位，當(dāng)定位面發(fā)生傾斜時(shí)，會(huì)有圖 24的定位誤差。 在測(cè)量時(shí)，選擇定位面違反定位統(tǒng)一原則，或由于定位元件的不完善，所造成的測(cè)量誤差稱為定位誤差。 在測(cè)量過(guò)程中，要 確定傳感器或測(cè)量裝置的測(cè)頭與被測(cè)工件的相對(duì)位置，稱為定位。這些都是數(shù)學(xué)誤差。在 V/F轉(zhuǎn)換時(shí)，存在按量化等級(jí)取整的誤差。因此 本系統(tǒng)中的 D5V傳感器誤差由最小二乘法進(jìn)行補(bǔ)償。常用的非線性校正方法有： 查表法、曲線擬合法、函數(shù)鏈神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。此外傳感器后續(xù)轉(zhuǎn)換也會(huì)產(chǎn)生非線性特性。 在測(cè)控系統(tǒng)中，測(cè)控精度受傳感器的非線性特性所制約，因此應(yīng)盡量消除傳感器的非線性對(duì)測(cè)控精度的影響。儀器儀表誤差由它們的技術(shù)特性和精度指標(biāo)反映出來(lái)。但如果兩者的形狀或材料不同，就 會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差（見(jiàn)表 22）。 二是在接觸式測(cè)量中，為了保證測(cè)頭與工件被測(cè)表面的可靠接觸，以保持測(cè)量穩(wěn)定性，測(cè)頭受測(cè)量力作用與工件表面接觸，但同時(shí)也帶來(lái)傳感器測(cè)頭與工件表面接觸點(diǎn)的局部彈性變形。它們的變形量可根據(jù)力學(xué)公式計(jì)算。 力變形誤差 由于機(jī)械零件 受力變形而影響測(cè)量精度的情況有：一是被測(cè)工件自重造成的變形。本系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差主要包括測(cè)量誤差、數(shù)學(xué)誤差和環(huán)境誤差。本系統(tǒng)是一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，采用的傳感器為 50線 D5V，進(jìn)行 20細(xì)分，精度高，誤差小。 在線測(cè)量準(zhǔn)確度是在線測(cè)量技術(shù)的核心問(wèn)題，取決于測(cè)量傳感器和測(cè)量機(jī)構(gòu)等硬件的準(zhǔn)確度，對(duì)于外圓磨削加工來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò) 程，影響測(cè)量準(zhǔn)確度的因素很多，包括系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。 CP1H 系列 PLC 簡(jiǎn)介 CP1H 各部分名稱及 使用 輸入輸出端子排列 輸入輸出布線 CP1H 內(nèi)部資源 誤差分析及處理 任何測(cè)量都帶有一定的測(cè)量誤差，這就是測(cè)量誤差的普遍存在。其不僅具有各種輸入中斷、定時(shí)中斷和高速計(jì)數(shù)器中斷等中斷功能，還有高速計(jì)數(shù)器（高速脈沖輸入）功能、高速脈沖輸出功能以及 XA 型獨(dú)有的模擬輸入、輸出功能 ，因此 CP1H XA40DTD 歐姆龍 PLC 是最佳選擇。 函數(shù) p（ x）稱為擬合函數(shù)或最小二乘解，求擬合函數(shù) p（ x）的方法稱為 曲線擬合 的最小二乘法。 R = [∑XiYi m （ ∑Xi / m）（ ∑Yi / m ） ]/ SQR{[∑Xi2 m （ ∑Xi / m ）2][∑Yi2 m （ ∑Yi / m ） 2]} （式 110） * 對(duì)給定數(shù)據(jù)點(diǎn) {（ Xi， Yi） }（ i=0,1， ? ， m），在取定的函數(shù)類 Φ 中，求 p（ x） ∈Φ ，使誤差的平方和 E^2最小， E^2=∑[p （ Xi） Yi]^2。亦即： M*a0 + （ ∑Xi ） a1 = ∑Yi （式 16） （ ∑Xi ） *a0 + （ ∑Xi2 ） *a1 = ∑ （ Xi,Yi） （式 17） 得到的兩個(gè)關(guān)于 a0、 a1為未知數(shù)的兩個(gè)方程組，解這兩個(gè)方程組得出： a0 = （ ∑Yi ） / m a1（ ∑Xi ） / m （式 18） a1 = [m∑Xi Yi （ ∑Xi ∑Yi ） ] / [m∑Xi2 （ ∑Xi ） 2 ） ] （式 19） 這時(shí)把 a0、 a1代入（式 11）中， 此時(shí)的（式 11）就是我們回歸的元線性方即：數(shù)學(xué)模型。 Yj= a0 + a1* Xi （式 11）其中： a0、 a1 是任意實(shí)數(shù) 為建立這直線方 程就要確定 a0和 a1，應(yīng)用 《 最小二乘法原理》，將實(shí)測(cè)值Yi與利用（式 11）計(jì)算值（ Yj=a0+a1X）的離差（ YiYj）的平方和〔 ∑ （ Yi Yj） 2〕最小為 “ 優(yōu)化判據(jù) ” 。本系統(tǒng)明顯為確定性系統(tǒng)。機(jī)電系統(tǒng)多屬于確定性系統(tǒng)。 本系統(tǒng)研究外圓磨床的在線檢測(cè)，工件的尺寸是隨著時(shí)間連續(xù)變化的，故是一種連續(xù)系統(tǒng) 。機(jī)電系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)最常見(jiàn)的是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)，具有這種特性的系統(tǒng)叫做連續(xù)系統(tǒng)。 綜上可知，本系統(tǒng)對(duì)外圓磨床工件所采取的是 接觸式、動(dòng)態(tài)、直接微差測(cè)量。由此造成的測(cè)量誤差稱為接觸誤差。由于微差測(cè)量法精度較高，常用于高精度的長(zhǎng)度、微小位移的測(cè)量中。一是直接比較測(cè)量法，就是將被測(cè)量直接與已知其值的同類量相 比較的測(cè)量方法；二是替代測(cè)量法；三是微差測(cè)量法，就是將被測(cè)量與同它的量值只有微小差別的同類己知量相比較，測(cè)出兩個(gè)量值間的差值，以確定被測(cè)量值的測(cè)量方法；四是零位測(cè)量法，該方法是指調(diào)整一個(gè)或幾個(gè)與被測(cè)量有已知平衡關(guān)系的（或已知其值的）量，用平衡法確定被測(cè)量值的測(cè)量方法，被測(cè)的和調(diào)整的量可以是不同類的量。 （ 3） 被測(cè)量與已知量的比較方法測(cè)量是以確定量值為目的的操作。間接測(cè)量勢(shì)必引入數(shù)學(xué)誤差，測(cè)量精度降低。不必測(cè)量與被測(cè)量有函 數(shù)關(guān)系的其它量，就能直接得到被測(cè)量值的測(cè)量方法稱為直接測(cè)量法，而通過(guò)測(cè)量與被測(cè)量有函數(shù)關(guān)系的其它量，才能得到被測(cè)量值的測(cè)量方法稱為間接測(cè)量法。 本系統(tǒng)正是采用動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，在對(duì)外圓磨床上工件加工過(guò)程中檢測(cè)工件的外徑尺寸值。測(cè)量方法主要?jiǎng)澐譃橐韵聨追N。工件實(shí)際尺寸為 D，要求的尺寸為給定量 D0，控制量是磨床砂輪的進(jìn)給量。 系統(tǒng)測(cè)量原理 磨削加工在線測(cè)控系統(tǒng)是利用測(cè)量結(jié)果自動(dòng)干預(yù)磨削工藝過(guò)程，控制刀具的進(jìn)給和脫離，使整個(gè)循環(huán)過(guò)程自成閉環(huán)系統(tǒng)。 測(cè)量原理是指測(cè)量方法的科學(xué)基礎(chǔ)；而測(cè)量方法為根據(jù)給定的原理，在實(shí)施測(cè)量中所涉及的理論運(yùn)算和實(shí)際操作的方法。在滿足測(cè) 量精度等目的和要求的條件下，應(yīng)盡量采用直接測(cè)量方式，以提高測(cè)量的精確度。測(cè)量單位、測(cè)量方法、測(cè)量?jī)x器與設(shè)備是測(cè)量的“三要素”。測(cè)量過(guò)程的核心是比較，但被測(cè)量能直接與標(biāo)準(zhǔn)量比較的場(chǎng)合并不多，在大多數(shù)情況下，是將被測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)量變換成雙方易于比較的某 個(gè)中間變量來(lái)進(jìn)行比較 的。數(shù)值的大小可以用數(shù)字表示，也可以是曲線或者圖形。未定標(biāo)的產(chǎn)品檢驗(yàn)都需要進(jìn)行測(cè)試。計(jì)量通常指用精度等級(jí)較高的標(biāo)準(zhǔn)量具或儀器對(duì)被測(cè)樣機(jī)、樣品或儀表進(jìn)行考核性質(zhì)的測(cè)量；檢測(cè)則是指生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)利用某種合適的檢 測(cè)儀器或系統(tǒng)對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行在線實(shí)時(shí)的測(cè)量；測(cè)試一般指試驗(yàn)與測(cè)量的整個(gè)過(guò)程，可以是定量的，也可以是定性的。 圖 21 外圓磨床在線檢測(cè)原理圖 測(cè)量的基本概念 檢測(cè)是人類認(rèn)識(shí)客觀世界的最基本的方法，它是對(duì)被測(cè)量進(jìn)行檢測(cè)、變換、分析處理、判斷、控制的綜合認(rèn)識(shí)過(guò)程。由數(shù)據(jù)采集部分將尺寸變化變?yōu)閿?shù)字信號(hào)傳至歐姆龍 PLC系統(tǒng)進(jìn)行 數(shù)據(jù)處理和結(jié)果顯示，同時(shí)響應(yīng)觸摸屏控制。這種檢測(cè)方式必然存在制造和檢測(cè)的延時(shí)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸出的質(zhì)量問(wèn)題，質(zhì)量檢測(cè)的反饋信息只能代表有相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間滯后的狀況；若沒(méi)到達(dá)目標(biāo)尺寸，重新裝夾繼續(xù)加工，如此反復(fù)多次才能達(dá)到要求，加工尺寸的保證 主要靠工人的技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)和機(jī)床的性能，對(duì)工人的要求較高，對(duì)機(jī)床的性能也要求穩(wěn)定，加工出工件的尺寸變化范圍較大，變化不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)不合格品；另外，加工過(guò)程中的手動(dòng)檢測(cè)，增加了生產(chǎn)時(shí)間，多次裝夾導(dǎo)致誤差放大，勞動(dòng)生產(chǎn)率降低，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度增大，而采用在線測(cè)量技術(shù)就能較好地解決這個(gè)問(wèn)題 。磨削加工是機(jī)械加工的主要方法之一，在多數(shù)情況下，削加工擔(dān)負(fù)著零件精密表面的最終加工工序的任務(wù)，它的精度對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量具有直接的影響。 東北大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院自行研制了“ XWY 1”型形位誤差測(cè)量?jī)x并開(kāi)發(fā)了回轉(zhuǎn)體零件形位誤差數(shù)據(jù)處理軟包 ,達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。 我國(guó)是從 1975 年才開(kāi)始提出形位公差標(biāo)準(zhǔn)的 ,此后又進(jìn)行了修訂并陸續(xù)制定了一些其它的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) . 到了 80 年代末 ,我國(guó)已有了成套的形狀和位置公差標(biāo)準(zhǔn)和形位誤差檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn) ,其中多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)是與國(guó)際 ISO 相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn) 一致或相似的 . 這些標(biāo)準(zhǔn)的制定 ,無(wú)疑對(duì)國(guó)內(nèi)形位誤差評(píng)定理論和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用 . 國(guó)內(nèi)許多高等院校和研究單位對(duì)形位誤差的檢測(cè)與評(píng)定的研究已具有相當(dāng)高的水平 . 特別是在形狀和位置誤差的檢測(cè)與評(píng)定的理論及方法方面已走在世界的前列 ,但在理論成果向?qū)嵱眉夹g(shù)的轉(zhuǎn)化方面 ,尤其在測(cè)量?jī)x器的研究與開(kāi)發(fā)方面 ,就綜合水平和整體實(shí)力看 ,還有較大的差距。 關(guān)鍵詞 ： 外圓磨床； 在線檢測(cè)； D5V傳感器， CP1H 系列 PLC，觸摸屏 The Design of In Process Gauging and Control System for Grinder Abstract Keywords： Circular grinding machine， On一 line measuring； Grating digital readout； D5V sensor ， PLC 目 錄 第一章 概論 .............................................................................................................. 6 意義 .................................................................................................................. 6 外研究現(xiàn)狀 ...................................................................................................... 6 內(nèi)研究現(xiàn)狀 ...................................................................................................... 6 應(yīng)用前景 .......................................................................................................7 第二章 外圓磨床在線檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量原理 ...................................................... 8 測(cè)量的基本概念 ............................................................................................... 8 系統(tǒng)測(cè)量原理 ………………………………………………… ..…… ..............… ..… .9 測(cè)量方法 …………………… .…………………………………………………… .… ..10 在線檢測(cè)系統(tǒng)方案選擇與設(shè)計(jì)（最小二乘法） ......................................... 11 ……………………………………………………………… .… .....17 測(cè)量誤差 …………………………………………………… .…………… ..… 17 …………………………………………… ....…… 18 數(shù)學(xué)誤差 ………………………………………… ..……………………… .… 18 環(huán)境誤差 …………………………………………………… ..………… .…… 19 …………………………………………………………………… .…… .… 19 第三章 外圓磨床在線檢測(cè)系統(tǒng)的硬件系統(tǒng) ............................................... 21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ………………………………………………………………… ...… ...…… .21 測(cè)量裝置 ……………………………………………………………… ..… .… 22 ……………………………………………………… ..……… .… ...24 步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器選型 ……………………………………………… ..… .24 控制電路 ………………………………………………………………… ..… .25 接觸式位移傳感器 D5V的介紹 ................................................................... 26 主機(jī) MT506MV觸摸屏 的介紹 ............................