基圆盘圆度误差的测量系统设计

　　0 引言

　　双盘式渐开线检测仪[1]上的基圆盘理论上应与被检测渐开线基圆完全一致,但由于基圆盘和检测仪各部件制造、装配误差的存在,如基圆盘外径误差、内孔误差、两端面平行度误差、端面对内孔的垂直度误差、外圆对内孔中心线跳动误差等等,这些因素都会影响齿轮齿廓的检测精度。因此,对基圆盘的圆度误差进行测量对于齿轮齿廓误差分析是十分必要的。

　　圆度误差是指回转体在同一正截面上实际被测轮廓相对其理想圆的变动量。对轴盘类零件进行圆度误差测量是检验该类零件加工质量的重要指标之一。目前,实际工程应用中,圆度误差测量仪器很多。而不同的仪器采用不同的圆度误差评定方法。圆度误差的评定方法有4种:最小包容区域法,最小外接圆法,最大内切圆法,最小二乘法。在圆度误差的评定理论方面,国内许多学者的研究水平与国际水平相当[2]。文献[3]基于在直角坐标系中的最小二乘法推导了一种用于圆度误差评价的通用算法。文献[4]提出了一种圆度误差测量数据采集系统,该系统采用非接触测量,采集圆度误差数据。

　　本文在分析测量原理的基础上,着重介绍了根据最小二乘法评定圆度误差原理,采用数据采集卡PCL-818L,基于VC++6.0开发工具编制数据采集和处理软件,以实现基圆盘圆度误差数据采集和处理的自动化。

　　1 测量原理

　　如图1所示,将被测基圆盘和芯轴安装在径跳检测仪上,在基圆盘的上方装有电感测微仪测头,转动芯轴,通过目测电感测微仪示值,从而测量基圆盘的径向跳动并评定其圆度误差。

　　对于基圆盘圆度误差的测量,由于需要较多的检测数据,手工测量和记录分析数据的方法主要存在以下不足:视觉上的读数误差;如果检测数量大,人易疲劳、效率低。现利用已有的测量硬件系统,使用计算机、研华数据采集卡及VC编程,可实现圆度误差数据采集和处理的自动化,并自动生成相应曲线,同时显示计算结果。

　　2 硬件部分组成

　　数据采集硬件组成包括电感测微仪及传感器测头、数据采集卡、按键输入电路和计算机,数据采集硬件系统框图如图2所示。

　　考虑到精度要求,电感测微仪选用差动电感式测微仪(DGB-5B ) ,其在测量时能消除工件的定位误差,以及由于测量装置的移动,温度变化和工件回转等引起的误差,从而保证测量准确度。测量范围选用:±3μm,准确度为0.1μm。通过对信号进行放大、滤波等措施,使之适应数据采集卡等设备的需求。数据采集卡选用PCL-818L,它提供了12位的A/D转换器,同时提供40kHz采样速率。这些特性使得系统的精度能够得到很好的满足。按键输入电路的作用是:按下采集数据、删除数据和停止等按键后发出脉冲信号,以便数据采集卡判断相应I/O口状态。硬件系统的特点在于: