激光自动测轴机的控制系统

　　激光自动测轴机用He一Ne激光通过狭缝衍射作为检测手段，用计算机进行控制。本文重点介绍其控制部分。

　　一、CCD与计算机的接口

　　本系统用CCD作为检测元件，接收衍射信号，将其送入计算机.由于CCD和计算机的时钟频率均为4MHz，但互不同步，所以专门设计如下接口电路，以解决这一问题。

　　如图1所示，在C点产生的峰值检出信号经单稳Ic ₁形成窄脉冲。参阅CCD的时序可知，在CCD的起始脉冲过后，触发器JK:置1.由图可知，JK ₂几乎与JK ₁，同时置l，当计算机接收数据的脉冲到达时，JK ₃也置1.从而使两个峰值脉冲间的CCD脉冲由F点输出.当第二个峰值脉冲来到时，JK ₁置O，JK ₂不动.这时F点无脉冲输出.若有第三、四”一个峰值脉冲到来时，JK ₁也不再翻转。这就保证了F点输出的是一个条纹宽度的脉冲。第二个CCD起始脉冲将JK ₂、JK ₃置。。此一取数周期结束.到下个计算机取数脉冲到来时，再开始下一取数周期。

　　F点翰出的脉冲由LS163组成的16位(即2字长)计数器计数。并在计算机控制时序的情况下，通过三态门，将数据取到PIO口中。

　　二、计算机的计算及控制原理粕径计茸的数学方法因为激光测轴机是He一Ne激光束通过由刀口和轴组成的狭缝产生衍射，由CCD侧量衍射条纹宽度来计算出狭缝宽度，从而计算出轴径。根据夫郎和费衍射，缝宽:式中:k是红光在空气中的传播常数;L是CCD到狭缝的距离，设计中取为l米，，为两个相邻条纹在CCD位置上的距离，单位为拌m。14为每个单元宽度，s’是计数所得的单元数，k为常数，在计算机中用一个3字长数来表示。对于300线或1500线的CCD，s’在计算机中用2字长表示就足够了.由上可知，在Z一80单板机上，只须完成一个分子是3字长，分母是2字长的除法。由于刀口形成了两个狭缝，所以，实际狭缝宽度为商取2字长，即为狭缝宽度.(狭缝1和狭缝2的信号由同一个CCD接收，所以在CCD与狭缝间放入一档板，其开启由继电器控制，而继电器的吸合和开启由计算机控制。)

　　下面解决轴的直径的绝对值如何确定的问题.首先，我们所测轴的直径约为△△.XXXmm，其公差均在小数点后，Z一80单板机是8位字长的机器。由于机器太小，要把直径数据以料m为单位全部轴入是不可能的，又由于实际测量的公差不大于lmm，所以将直径值分为以十进制数送入即可，这样两字长就够了.因此，除了做除法时被除数是3字长外，其它所有均为2字长运算。上述计算只能求得狭缝宽度，要想求得轴的实际直径，必须用长度传递的方法。即在侧蚤某一轴之前，必须用同型号的经计量局定标过的轴作标准。将此轴先行测试得出狭缝宽度x:，，设标准轴直径为x:，则总的缝宽为(即两刀口之间的总距离为x)。此后决定狭缝宽度的刀片绝对不能再移动。将该型号的待测轴放入缝中，测出缝宽x3，则，即为轴直径.该测量机还可检查轴的椭圆度是否合格。只须测量相互垂直的两条直径值