圆度误差测量数据的自动采集与处理

　　圆度误差的测量方法很多,其中用圆度仪测量其精度和自动化水平都很高,是一种理想的测量方法。但由于圆度仪价格较贵(通常是十几万甚至几十万元一台),使其应用受到限制。

　　现采用实验室现有的光学分度头和电感测微仪用矢径法测量圆度误差,用计算机进行数据的自动采集与处理,取得了和圆度仪异曲同工的效果,且价格便宜。

　　1 测量系统的组成

　　测量系统如图1所示。测量时,将被测工件支在光学分度头的两顶尖上,用分度头对工件进行分度,传感器与工件最高点接触,在分度过程中,工件半径的变化通过传感器、电感测微仪、圆度数据采集仪进入计算机,由计算机自动进行数据的采集与处理,并显示或打印出结果。

　　若不用圆度数据采集仪,也可由人工从电感测微仪上读数后,手工输入计算机进行处理。

　　2 圆度数据采集仪

　　2.1 总体结构

　　圆度数据采集仪由单片机、模数转换电路、通信接口3部分组成,如图2所示。该采集仪只用了3个集成芯片—单片机AVR2313、A/D(模数转换)芯片MAX111、通信芯片MAX232和几个电容、电阻组成。其突出优点是:所用元器件少,结构简单,精度高,运行稳定。

　　测微仪通过电感传感器来测量工件的圆度误差,以模拟量输出,圆度数据采集仪使用单片机控制,实时采集模拟信号,并进行模数转换,通过232接口将转换的数据送到计算机的串口上,由计算机进行圆度误差处理,并绘制误差曲线图。

　　2.2 硬件结构

　　测微仪的测量范围是±300μm、±100μm、±30μm、±10μm、±3μm⁵档,相应的刻度值是10,5,1,0.5,0.1μm,满刻度输出直流电压为±1V。

　　单片机采用AVR2313,他是基于精简指令RISC结构的(该结构是20世纪90年代开发出来的),内载2K字节可重复编程的Flash存储器,引脚少,速度快,有良好的性能价格比。

　　模数转换芯片选用MAX111,他的精度可达±14位,线性度为0.05%,MAX111只需+5V电源就可转换两路±1.5V或0~1.5V的模拟电压,现用一路±1.5V,接电感测微仪的输出±1V正合适,无需放大,更能提高系统的测量精度。该芯片转换时间为20.48ms,功耗低。通信接口用于数据传送,采用MAX232芯片,他通过RS232接口将单片机采集转换后的数据送给计算机,用集成芯片实现电平转换,通信可靠。

　　3 数据的读取与处理

　　采用Visual Basic 6.0(简称VB)语言编写了数据的读取与处理软件。

　　由于VB是一种可视化编程语言,用他可方便地设计出良好的图形用户界面,使操作简单、直观。图3为本软件的主界面。程序分为数据的读取和处理两大部分。