高精度形状位置误差检测中心的设计

　　1 引言

　　目前,我国机械制造企业在生产现场使用的形状位置误差检测设备多是基于具体的产品对象设计的,其功能多为单项检测,适用范围很窄,检测精度不高。而一个高精度零部件如那些决定机床性能的箱体类零部件对形状位置精度要求很高,同时对多个形位误差项目提出了检测要求。如果在不同的单项检测设备上检测,不仅检测效率低、成本高,而且因装夹位置和测量基准变换检测精度不易保证。随着产品更新换代的加速和单件小批量需求趋势日益显现,需要开发能与这些需求相适应的高效率高精度多项目形位误差检测设备。

　　形位误差检测中心是集精密机械、传感器、电子电路、计算机和误差修正补偿技术等为一体的精密测量仪器。它用传感器拾取误差信号并利用计算机选择不同的数学模型处理数据以适应不同的形位误差项目检测的要求。工件一次装夹多工位测量,可以提高检测精度尤其是相互位置精度并提高检测效率。

　　三坐标测量机虽也可用于形位误差测量,但它的量程一般要比测量形位误差要求的量程大得多。量程大,精度就不易保证。因此,开发高精度形位误差检测中心十分必要。

　　2 高精度形位误差检测中心的构成

　　2.1 测量系统的构成

　　形位误差测量系统的配置如图1所示。整个系统由信号拾取和放大、采样逻辑控制、模数转换、计算机及软件包等部分构成。信号的拾取和放大主要由测量传感器、测量放大器构成,用于形位误差测量信号的拾取和放大;采样逻辑控制由位置检测、电平转换、数字输入输出构成,用于实现对被测零件形位误差信号的等间隔采样及采样点的同步等;模数转换部分和采样逻辑控制部分一起实现对误差信号的采集。通过采样逻辑控制功能的组合和变化,可实现被测零件的形状位置误差信号的在线或离线测量。

　　2.2 数据自动采集接口

　　在实现误差信号的自动采集时,需要处理误差信号采集的同步、分度及模数转换等问题,还需要控制测量机构的运动。所有这些均与测量和控制环节及具体的设备有关,若在程序中针对某种测量及补偿设备进行编程,将使程序的可移植性能变差。这里采用与具体设备无关的虚拟接口技术,在程序运行时只要将所需的数据采集及逻辑控制程序动态装入并对相应的驱动程序作必要修改,就可以适应不同的硬件系统。主程序和驱动程序的相互关系如图2所示。

　　在编程实现上述结构时,首先为驱动程序分配内存,并将指定的驱动程序装入主存,然后设置用于调用驱动程序的函数指针。运用C语言中提供的函数式指针调用驱动程序,并传递相应的参数。应用汇编语言编写驱动程序,编译连接为可执行文件后转换为二进制映象文件就完成了驱动程序的设计。