激光跟踪仪动态参数自动测试系统设计

　　1　引　言

　　激光跟踪仪是一种高精度、高分辨力、大范围、智能化的动态测量仪器。它通过内置激光干涉器、红外线激光发射器和光靶反射球测量长度,光栅编码器测量水平和仰视角度,从而实现三维大尺寸测量[1]。在汽车制造业中,激光跟踪仪可用于汽车生产线的检测、白车身的检测以及汽车工装检具的检测与调整等。除此以外,还广泛应用于航空、航天、造船、重型机械行业等领域的工件的定位安装及尺寸检测、逆向工程等[2]。对激光跟踪仪的计量方法传统上是只检验跟踪仪在静态状态下的指标。然而,随着对产品质量的控制越来越严格,对激光跟踪仪的动态参数进行检验显得越来越重要了。基于此,中国计量科学研究院研制成功了这种激光跟踪仪动态参数自动测试系统装置,且具有测试稳定、数据准确、自动化程度高等特点。

　　2　原　理

　　对测量仪器进行动态特性测试一直是测试领域研究的重要内容之一。而动态性能测试的难点主要在于以下两方面:一、要求测试系统硬件(如传感器、放大器等)对信号的响应速度快;二、要求信号的发生和采集动作必须同步。

　　本文自动测试系统的设计很好地解决了上述问题。其原理如图1所示。

　　整个自动测试系统由标准位移发生模块、标准位移采集模块、跟踪仪采集模块和计算机数据处理单元4部分组成。

　　标准位移发生模块产生标准的位移值,同时本标准位移的运动轨迹受到标准位移采集模块和跟踪仪采集装置的监测,在同步信号触发同步采样脉冲时,分别将锁存的标准位移采集值及跟踪仪采集值传送到计算机,进行比较。测量方法如图2所示。

　　3　硬件设计

　　在本自动测试系统中,标准位移发生模块由精密机械运动部分和精密电机驱动控制部分组成。电机控制器利用其自有的并行命令接口(I/F)和串行接口(RS232/RS485),可直接与计算机通信。同步信号分别对两系统的信号采集进行控制。

　　4　软件设计

　　自动测试系统软件由系统自检、硬件控制、测试数据记录及计算、测试结果输出等部分组成,其中最为关键的是硬件控制部分的程序。下面重点介绍一下该部分的并、串口控制程序及速度控制程序部分的编写方法。这些程序全部采用Visual C++编写,运行在WIN2k操作系统下。控制软件流程如图3。

　　4.1　标准位移驱动控制程序设计

　　标准位移运动部分的控制采用虚拟设备驱动的方法,将对硬件的驱动控制程序用C语言编制成动态链接库(*.dll),然后直接在windows环境下调用,从而很好解决了控制系统的实时性问题。该部分的控制程序主要部分如下: