激光对中测量系统的研究与开发

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轴传动是机械传动的一种重要方式。在轴传动中,一个很重要的问题就是主动轴和从动轴的轴线对中,即将同轴度误差控制在一定的范围内。若同轴度误差超过要求的范围,轻则加大各种损耗,重则损坏轴承、联轴器及机轴等,甚者会酿成重大事故。因此,在轴类设备的制造和安装时必须进行同轴度测量。传统的测量方法采用千分表手工测量,不仅测量精度低、劳动强度大,费工费时,对操作人员经验要求较高,而且对大型、长距离轴的高精度测量难以测量。而激光技术具有能量集中,方向性好的特点,能够很好地解决这个问题。本文根据工、农业生产实际的需要,将光电检测技术、通信和电子技术,及激光对中理论用于同轴度测量,研制出了性能可靠、使用方便的激光对中测量系统—激光对中仪,现已通过系统调试和试验。系统采用Visual C++、KeilC51作为上、下位机开发平台,通过串口进行数据通信。该激光对中测量系统将同轴度误差分解为偏差量(两轴心线之间的距离)与开口量(两轴心线之间的夹角),借助于激光光斑在光电位移传感器(PSD)靶面上的偏移量对其分别测量。激光的方向性(其发散角不大于1秒)和PSD的精度保证了测量的精度。本文对系统的总体设计、测量模型、研制方案等各部分及功能模块都作了详细的分析探讨,主要研究内容如下:1.依据激光对中的基本原理,在比较各种理论的基础上开发出一套实用的激光对中测量系统。2.依据对中的基本理论,建立了测量模型,并根据模型进行公式推导,实现对中算法。3.利用Visual C++进行上位机应用软件的界面、算法、串口通讯、数据采集、数据库操作等开发。4.利用Protel 99 SE进行对中系统下位机硬件线路——原理图、PCB板的开发、设计。5.利用KeilC51高级程序语言和WAVE仿真系统进行下位机驱动程序的开发和仿真试验。6.对上位机应用程序、下位机驱动程序及硬件电路进行调试、分析、系统联调、试验。7.对系统进行误差分析。8.完成了系统调试和实验结果进行分析。该激光对中测量系统能够实现数据的自动采集和处理,操作界面友好,使设备的安装和校正都变得方便和快捷。试验结果表明:该激光对中仪精度可达0.001mm,并且重复性、稳定性较好。使用该系统能够有效地提高测量精度和生产效率。
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