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随着对回转体零件的加工精度要求越来越高,急需高精度的圆柱度仪来精确测量回转零件的圆柱度误差。目前,我国在高精度圆柱度测量仪的研制方面近于空白,使用的圆柱度仪大多是英国泰勒公司和德国马尔公司生产的,进口价格都很高。所以,研制高精度圆柱度仪具有重要的社会价值和经济价值。
本课题来源于洛阳轴承研究所的科研项目“YZD-300型圆柱度测量仪的研制”。本文基于LabVIEW开发平台设计了YZD-300型圆柱度测量仪测试系统,主要包括电气部分和软件部分。其中电气部分包括信号调理电路、直流电机控制电路、步进电机控制电路,软件部分主要包括数据处理模块、存储与显示模块和电机的软件控制。具体工作如下:
首先,依据YZD-300型圆柱度仪的技术参数,设计信号调理电路和电机控制电路。信号调理电路采用无限增益多路反馈型带通滤波器和相位可调的数字相敏检波技术,解决了滤波器滤波特性差及信号处理电路对不同幅值信号引起的相移不同的问题。本文设计的电机控制电路,通过把LM317的调整端接到一个可编程电压上实现对直流电机的速度控制,利用PMM8713脉冲分配器、IRF640功率驱动器组成三相步进电机功率驱动电路实现对步进电机进行控制。
其次,建立极坐标下等间隔、等角度采样的四种圆柱度误差评定数学模型,建模理论正确,具有一定的实用性。利用变步长步进迭代法对最小区域法、最小外接圆柱法、最大内切圆柱法进行优化。该法直接从定义出发,其测量精度不受安装偏心和倾斜影响,从而提高测量精度。
最后,基于LabVIEW开发平台进行测试软件设计。该软件主要包括数据采集、数据处理、存储及显示模块和电机控制模块。
实验证明,电气部分的设计符合设计要求,直流电机和步进电机的工作性能稳定;利用变步长迭代法对圆柱度误差的评定方法进行优化,能够满足测量精度;基于LabVIEW开发平台编制软件,模块化强,便于扩展仪器功能,人机界面友好。