虚拟圆度误差测量仪的研制

　　0 引言

　　圆度误差的测量方法很多,其中用圆度仪测量的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。本文采用虚拟仪器技术研制了虚拟圆度误差测量仪,利用实验室现有的机械装置和光电编码器、电感式位移传感器用矢径法测量圆度误差,结合单片机数据采集电路、PC机数据处理软件实现测量数据的自动采集及分析处理,取得了和圆度仪异曲同工的效果。

　　1 传感检测装置的组成

　　虚拟圆度误差测量仪的传感检测装置如图1所示,主要由蜗轮蜗杆减速机构、光电编码器、电感式位移传感器等组成。采用蜗轮蜗杆作为减速机构,摇动手柄通过蜗杆蜗轮带动工件旋转,由光电编码器检测工件的旋转角度,使用电感式位移传感器测量工件与一定旋转角度对应的径向误差值。

　　2 单片机数据采集电路的设计

　　单片机数据采集电路主要由AT89C55单片机、74HC14整形电路和A/D转换芯片CS5522等实现,主要电路原理图如图2所示。

　　CS5522芯片是美国CRSTAL公司开发的具有低噪声、低功耗、高速度、自带放大器等特性的24位串行模数转换器,它可以直接接收电感式位移传感器输出的电压信号, CS5522的4线串行接口兼容于SPI和MICROWIRETM标准,易于与微处理器或数字信号处理器接口,本文使用AT89C55单片机的P1口的4个引脚与其连接,接收CS5522转换后的数字量。74HC14整形电路把光电编码器输出的脉冲信号整形后送给AT89C55单片机的T0引脚进行计数。AT89C55单片机把接收的由工件的旋转角度和相应的径向误差组成的数据对经编码后由串行口送给PC机进行分析处理。

　　3 数据处理软件的设计

　　本文采用VB6编制上位机串行通讯程序及圆度误差数据处理软件。

　　3.1 串行通讯

　　本文主要利用VB6提供的通迅控件MScomm来设计串行通讯程序。该控件屏蔽了通讯过程中的底层操作,程序员只需设置和监视MScomm控件的属性和事件,就可实现串行通讯。

　　MSComm控件提供两种处理通讯的方式,分别是查询方式和事件驱动方式。在数据量大,功能比较复杂的通讯程序中,事件驱动方式具有较高的可靠性。

　　本文采用事件驱动方式编写通讯程序。

　　3.2 数据的处理

　　对PC机接收到的数据分别使用最小二乘圆法、最小区域圆法、最小外接圆法、最大内切圆法进行评定,将圆度误差图形在屏幕上形象、直观地显示出来。本文采用VB6编制出虚拟圆度误差测量仪的主界面如图3所示,用来完成两个串行端口的选择、数据读取的控制、数据的处理及圆度误差的图形显示等功能。