基于LabVIEW的轴线直线度误差测量系统开发

　　轴线直线度误差是指零件实际轴线相对于理想轴线的变动量。轴线直线度误差是衡量机械产品质量的一项重要指标，准确地求得零件轴线直线度误差对保证机械产品的质量十分重要。文中课题来源于山东龙口一家机械制造企业，该企业直线度的检测量很大，在测量和数据处理上仍采用手动计算和作图的方法。

　　这种方法存在两方面不足: (1)测量误差大、精度低; (2)劳动强度大、效率低。企业迫切需要改进测量方式。为此，作者开发了一套轴线直线度误差自动测量系统。系统以LabVIEW为软件开发工具和设计平台，利用软件模拟仪器部分硬件功能，并结合通用的数据采集设备实现真正仪器的功能。LabVIEW具有良好的用户界面和强大的数据处理能力，为用户快速构建自己的测试系统提供了良好的环境。

　　1 轴线直线度误差的测量与评定方法

　　1.1 测量方法

　　测量装置示意图如图1所示。被测零件与步进电机1同轴安装，由电机1带动旋转。高精度位移传感器安装在可上下移动的滑块上，滑块由步进电机3实现上下移动。测量过程中，被测件固定不动，电机3驱动纵向丝杠使传感器测头上移与被测件接触，然后步进电机2驱动横向丝杠使传感器沿零件轴向匀速移动，传感器将零件半径变化量转换成电信号经信号调理电路送入数据采集卡，再由数据采集卡通过总线将数据传入计算机。根据设定的采样点数，传感器每移动一个距离采集一次数据，共测m个点，一次测量完成后零件旋转一个角度重复刚才的测量，共旋转n个等分角，即取m个采样截面，每个截面等角度取n个点进行测量。

　　1.2 评定方法

　　国家标准定义轴线直线度误差为包容实际轴线且直径为最小的理想圆柱体的直径。直线度误差的评定方法常用的有最小二乘法和最小条件法。最小条件法符合最小条件，所得的误差值最小且是唯一的，但用最小条件法计算比较困难; 最小二乘法理论成熟，算法简单，方便采用计算机实现，因此采用最小二乘法作为评定方法。

　　采用最小二乘法评定轴线直线度误差时，采用最小二乘轴线代替最小的理想圆柱体的轴线。根据最小二乘原理，以实际轴线上各点到最小二乘轴线距离的最大值为半径，以最小二乘轴线为轴线作理想圆柱，该理想圆柱的直径就是轴线直线度误差。因此，实际轴线的直线度误差是实际轴线上距离最小二乘轴线最远的点到最小二乘轴线距离的两倍。最小二乘法数学模型见文献[1]。

　　2 软件设计

　　软件实现数据的采集与处理、结果显示与存储、误差曲线的绘制以及电机控制等多种功能，采用模块化的编程方式，将程序中一些具有独立功能的子程序做成子VI (SubVI)，通过主程序调用各个功能模块子程序实现全部功能。