虚拟技术下环形零件圆度误差测控系统设计

    在机械零件切削过程中机床主轴回转不平衡，刀具在切削中与主轴之间的摩擦，以及制造过程中的剩余表面应力，都会引起半径的变化，带来圆度误差。圆度误差的存在直接影响零部件的配合精度、旋转精度、摩擦、震动、噪声等，因而降低了它们的使用寿命。所以近代高精度回转体环形零件，对圆度误差提出了越来越高的要求。圆度误差测控技术已经广泛引起人们的关注。

    传统方法利用传感器回转式圆度仪及转台式圆度仪对环形零件进行圆度测量，圆度仪采用传感器、放大器、滤波器、记录仪等全物理设备来获取圆度误差值并进行记录，造价高，运用不灵活并受硬件条件的极大制约。本文利用虚拟仪器软件 LabVIEW 编程，结合电液位置伺服系统功率大、响应快、精度高等特点，设计环形零件圆度误差测控系统，实现圆度的误差检测及校正控制，缩减实际物理仪器，节省硬件设备资源的配置。

    2 系统设计

    电液伺服系统控制精度高，响应速度快，易实现计算机控制，在实际工程中运用普遍，实用性强。现有对环形零件圆度误差测控的电液位置伺服系统，测控部分机械装置由位移传感器、校正液压缸、检测液压缸支撑辊、助动辊和编码器组成。

    测控系统主要作用是完成对环形零件圆度误差测试与校正。系统首先通过安装于检测液压缸上的位移传感器将液压缸的位移量转化为电信号，然后系统通过安装于计算机平台的 DAQ 硬件对电信号进行采集，将模拟信号数字化。计算机平台利用其强大的计算与存储能力对信号进行处理，计算出校正液压缸的调整角度与位移。最后通过串口与控制电路通讯，再由控制电路操纵电液伺服阀控制液压缸完成圆度误差的校正。

    传感器布置于液压缸，可以将液压缸的位移量转换为电信号，之后电信号传给调理电路。信号经调理电路滤波放大后，转换为稳定的、具有较大动态范围的信号，信号再由PCI-6251 转换为数字信号。PCI-6251是由 NI 公司开发的 M 系列数据采集卡（DAQ）。M 系列的 DAQ 设备有 6 个 DMA 通道，通过采用 NI-STC2 的系统和定时控制技术单个设备可同时执行模拟输入、模拟输出、数字输入、数字输出和 2 个计数器和计时器操作，并不占用处理器。PCI-6251 具有 16 个模拟输入通道，每通道最高采样频率 1.25M次，分辨率 16bit；板载可编程放大器可以快速调节放大倍数来适应每个通道对输入范围的要求，同时还有 2 个模拟输出通道，分辨率为 16bit，每秒采样 2.8M 次。24 个数字 I/O 通道，10MHz 速率。2 个 32bit 的计数器。DAQ 设备通过PCI 总线接口将采集数据传给 PC 机，经过运算处理，得出校正液压缸的调整量。调整量再通过 RS232 接口传给调整电路。调整电路中的微控制器在接收到数据后，根据数据内容，操纵电液伺服阀调整校正液压缸的角度和位移。