基于LabVIEW8的实验虚拟圆度仪系统

　　0 引 言

　　现代工业生产对回转工件的圆度加工精度提出更高的要求,需要大量使用圆度仪检测圆度误差。由于早期引进的英国泰勒200型圆度仪已过于陈旧、新型圆度仪价格太昂贵,利用开发虚拟仪器成本低、周期短等优点,软硬件结合,充分利用虚拟仪器“软件就是仪器”的特性,自行设计和研制实验虚拟圆度仪系统。它是进行动态测量精度理论研究时,动态测量分析实验装置的重要组成部分。

　　自1986年NI公司推出虚拟仪器的概念及Lab-VIEW语言,LabVIEW已经成为仪器技术系统设计的主导解决方案。LabVIEW一直以界面友好、易于掌握、图形化的编程语言,能极大地提高设计、控制和测试工作的效率,而被广泛应用于测量、测试和自动化控制。财富500强中95%的生产制造企业采用NI的虚拟仪器,国内已有超过60所院校建立虚拟仪器实验室。2005年10月3日,NI公司推出其重要的升级版本LabVIEW 8。该版本提供全新的分布式智能控制,崭新的基于项目环境来开发和管理大范围的应用,以及最新的Express技术简化仪器控制,并对LabVIEW实时模块、FPGA模块、PDA模块以及数据记录和监控模块进行重大升级[1~3]。

　　1 系统及原理

　　实验虚拟圆度仪系统(图1)主要包括三个部分:工作台区、信号调理电路、计算机。工作台区包括:三维控制台、电感传感器、电控旋转台、电控箱。计算机中需安装数据采集卡和LabVIEW 8软件。电控旋转台安装在三维控制台上,测量前,要将实验工件放置在电控旋转台上,调整电感传感器到合适位置。测量时,电控箱控制旋转台匀速旋转,信号调理电路对电感传感器采集的信号进行调理,输出满足数据采集卡要求的信号。基于LabVIEW 8软件编写的程序,对采集到的信号进行数据处理,按照规定的评定算法,实现圆度误差测量。

　　2 系统硬件

　　2.1 工作台区

　　旋转台选用卓立汉光(Zolix)公司的RSA100电控旋转台和配套的SC300控制箱。该旋转台通过步进电机驱动,能自动调整角度。精加工蜗轮蜗杆或齿轮传动,精密轴系设计,具有精度高,承载大的特点。旋转台面外圈刻度直观,配备手动手轮,可手动调节,配置有标准接口。SC300步进电机控制箱是一款1-3轴点对点(PTP)位置定位集成控制系统,内置驱动性能优良的步进电机驱动器,可在不接计算机的情况下操控位移台。其提供的RS232串口通过配套的ZolixMotionManager电移台控制软件可对控制器自由控制。

　　电感传感器选用中原量仪的差动电感式DGC-8ZP/B(轴向)测量头,其示值变动性为0.2μm,测量力0.45~0.65N,总行程3mm。通过设计的圆形夹具将其安装在三维控制台x轴上。三维控制台的x轴为手动调节, y轴和z轴分别采用电机驱动丝杠传动和皮带轮传动,并且均可手轮微调。三个方向都带有锁紧装置,对三维控制台的传动精度要求不高,主要用于调节测头位置,保持与被测工件的接触。