大型圆柱形状在线高精度测量的测控系统设计

发布时间：2020-05-15 18:23

【摘要】：大型轴类零件是众多生产制造设备上应用广泛的一类圆柱构件,其形状误差包括圆柱度等直接被复制到制成品上,引起制成品表面质量瑕疵,因此大型圆柱表面形状误差的测量精度标志着国家重大装备制造业的技术水平、创新能力和产品的国际竞争力。论文基于实现大型圆柱廓形在线测量和重构的新技术——并行误差分离技术,研究其验证设备测控系统中的运动控制和同步数据采集控制等一些关键问题,对于保障验证实验的顺利进行、完善并行误差分离技术起着重要作用。本文从并行误差分离技术测量原理入手,基于测量系统机械结构工作原理,规划了信息系统总体框架,提炼了信息系统各模块的主要工作,选择所使用的运动控制卡、数据采集卡、角编码器以及传感器等核心器件,组建完成了测控信息系统;详细给出板卡之间的线路连接和具体使用板卡的功能及其工作原理;利用运动控制卡的回归原点功能函数和角编码器的零位机械信号实现了回转运动定位和直线移动定位控制。利用运动控制卡在线性比较触发功能,通过外部触发控制实现了多传感器同步圆周均匀数据采集控制和零位显示;鉴于单周多路同步数据采集的数据量超出了数据采集卡的存储能力,采用基于事件的分段同步采集控制策略实现多路数据的同步采集和存储。基于Visual Studio 2010,开发了测控软件,应用Windows的多任务机制,实现了顺序运动控制和数据采集控制及其数据存储功能,使得测量过程中全面自动化,排除人为干扰,保障了验证设备的测量效率和测量精度。软件通过实际运行,证明完成了验证实验需要的运动控制和数据采集功能,通过对数据采集结果的分析证明了软件正确实现了整周的五通道均匀数据采集,该软件已投入验证实验,证明软件全面胜任验证实验的要求。
【图文】：

廓形,在线测量,大轴

合肥工业大学学术硕士研究生学位论文—并行误差分离技术” (项目编号：51475132)和安徽省自然科学基金项目“误差分离技术及关键技术研究” (项目编号：1508085ME81)，研究基于并行分离法的圆柱廓形在线高精度测量的测控系统验证设备，解决测控系统中的控制和同步数据采集控制等一些关键问题，对于保障验证实验的顺利进行、并行误差分离技术起着重要作用。.2 国内外课题研究现状东北大学学者采用双测头误差测量原理对轴类零件廓形在线的测量技术[5]行研究，其旋转台采用的是转轴式，如图 1.1 所示，被测轴在轴系的支撑下，溜板分步直行带动两传感器感测被测圆柱表面，数据采集卡采集数据。其的优点是方案对测量环境要求不高，适合大尺寸在线测量，缺点是没有经过验证且理论上无法消除径向旋转误差对实验结果的影响。

圆柱度仪,转台

图 1.2 转台式圆柱度仪Fig 1.2 A cylindricity instrument华中科技大学的学者对旋转台的控制进行研究，研究者采用两种控制方来实现旋转台的闭路控制，实现旋转台均匀旋转，，这两种方式分别为：环控制方式和数字位置环控制方式。数字速度环控制方式是由圆光栅（）反馈的速度值，通过调节电机速度，实现旋转台均匀旋转。数字位置式：由圆光栅（角编码器）反馈被控对象实际运行位置，实现旋转台均。上海大学的研究者使用在位测量的方法，在不拆除设备的情况下，对高型轴类零件测量系统进行研究。其总系架构如图 1.3 所示，包括五大模控制模块、误差分离模块、误差补偿模块、误差评定模块及数据显示存。其比较有意义的是可以及时将误差分离模块得到的直线运动的测量架和在位测量的机床主轴的运动误差发送到误差补偿模块中，误差补偿模义，将主轴的运动误差数据进行误差补偿，之后将补偿后的数据输出到
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG802

【参考文献】