郭 旭

(交通運(yùn)輸部南海航海保障中心廣州航標(biāo)處，廣東 廣州 510000)

一種圓柱度測量臺測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭 旭

(交通運(yùn)輸部南海航海保障中心廣州航標(biāo)處，廣東 廣州 510000)

本文介紹了一種圓柱度測控系統(tǒng)，解決了圓柱形工件的圓柱度測量問題，替代了人工讀取和處理測量數(shù)據(jù)，提高了圓柱度測量的準(zhǔn)確性和一致性。

測控系統(tǒng)；圓柱度；傳感器

1 圓柱度測量方法

若干個(gè)橫截面圓度，按最小條件給出圓柱度誤差，通過記錄各截面的圓度誤差圖形，用透明同心圓模板求圓柱度誤差，取若干個(gè)截面圓度誤差中最大值為圓柱度誤差，常用的近似測量方法有以下兩種。

(1)兩點(diǎn)法

按圖1所示方法，將工件放在平板上并靠緊方箱，用千分表測若干個(gè)截面的最大與最小讀數(shù)，測出各給定橫截面內(nèi)零件回轉(zhuǎn)一周過程指示表的最大示值與最小示值，并以所有各被測截面示值中的最大值與最小值的一半作為圓柱度誤差值。

圖1 兩點(diǎn)法

(2)三點(diǎn)法

按圖2所示方法，將工件放在能夠整體支撐起工件的V形塊內(nèi)，在工件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)用千分表測出若干個(gè)截面的讀數(shù)，分析所有讀數(shù)得到最大與最小值，取各截面所有讀數(shù)中最大與最小讀數(shù)之半為該工件圓柱度誤差。

圖2 三點(diǎn)法

2 圓柱度測控系統(tǒng)介紹

圓柱度測量臺是一整套設(shè)備，包括機(jī)械部分、電氣部分和軟件部分，其中電氣部分和軟件部分組成了設(shè)備的測控系統(tǒng)，這些直接決定了設(shè)備的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)算，本文介紹的測控系統(tǒng)(如圖3所示)主要包括：

人機(jī)交互部分：本系統(tǒng)采用工控機(jī)加板卡的結(jié)構(gòu)，人機(jī)交互通過電腦屏幕和鼠標(biāo)、鍵盤實(shí)現(xiàn)，所有操作均在屏幕中以虛擬按鈕的形式顯示，運(yùn)行狀態(tài)也以圖形化顯示在屏幕中，實(shí)現(xiàn)所見即所控，人機(jī)交互無障礙。

數(shù)據(jù)采集部分：本系統(tǒng)有先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集模塊，其傳感器運(yùn)用先進(jìn)的LVDT，將工件的跳動(dòng)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后連接到數(shù)據(jù)采集卡，通過高分辨率的采集卡輸入計(jì)算機(jī)，為軟件提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

運(yùn)動(dòng)控制部分：本系統(tǒng)全部采用先進(jìn)的交流伺服控制器控制電機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的位移控制，避免運(yùn)動(dòng)到測量范圍之外，并通過專業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制卡對所有伺服控制器進(jìn)行管理。

PLC部分：本系統(tǒng)應(yīng)用了先進(jìn)的可編程控制器PLC，通過對PLC進(jìn)行編程操作，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)動(dòng)作部分聯(lián)動(dòng)，配合測量系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)完成整體測量。

節(jié)能保護(hù)部分：本系統(tǒng)采用高標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能保護(hù)模塊，最大限度地節(jié)約電能，同時(shí)最大化地保護(hù)操作者。

圖3 測控系統(tǒng)組成圖

3 實(shí)際測量

采用三點(diǎn)法進(jìn)行測量，工件放置在兩個(gè)滾輪之上，傳感器放置在工件的正上方，通過驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，測得工件一圈的跳動(dòng)量，從而計(jì)算出圓柱度誤差值(如圖4所示)。

圖4 測量系統(tǒng)截面圖

首先，將被測的圓柱形工件放置到支撐(采用兩個(gè)滾輪組成的V型支架)上面，然后，軸向進(jìn)行固定，防止竄動(dòng)。然后，將傳感器打到需要測量的每一個(gè)截面上方；驅(qū)動(dòng)工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由此得到被測截面的一周數(shù)據(jù)。最后，將每一個(gè)截面的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將最大值和最小值作差，最后得出圓柱度誤差，如圖5所示。

圖5 測量系統(tǒng)總體圖

4 總 結(jié)

本測量系統(tǒng)測量圓柱度誤差值有諸多優(yōu)勢：

(1)全過程電腦控制，無需人工旋轉(zhuǎn)工件和切換測量截面；

(2)采用自動(dòng)化測量方法，無需人工用肉眼去讀數(shù)，減少人工讀數(shù)誤差；

(3)測量數(shù)據(jù)直接進(jìn)入電腦系統(tǒng)，無需人工去處理數(shù)據(jù)，通過自動(dòng)計(jì)算，快速準(zhǔn)確地得到圓柱度誤差值；

(4)系統(tǒng)全程監(jiān)控工作狀態(tài)，一旦測量結(jié)果不合格或者設(shè)備異常，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，然后停止設(shè)備。

[1]Microsoft公司.Visual Basic6.0控件參考手冊[M].北京:清華大學(xué)出版社,1999.

[2]田湍,劉國良,朱訓(xùn)生.基于誤差分離技術(shù)的幾種圓柱度測量模型分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2003,(4):40-41.

[3]荊學(xué)東,何凱,楊亮.圓度和圓柱度測量虛擬儀器的開發(fā)[J].自動(dòng)化儀表,2011,32(10):52-54.

Design of Measurement and Control System for a Cylindricity Measuring Table

Guo Xu

(Guangzhou Aids to Navigation Department of Nanhai Navigation Safety Administration, Guangzhou 510000, Guangdong, China)

A kind of measurement and control system for cylindricity is introduced in the paper. The system solves the problem of measuring the cylindricity of work piece, and replaces the manual reading and processing of measurement data, which improves the accuracy and consistency of the measurement.

measurement and control system; cylindricity; sensor

2016-11-03

郭 旭(1982-)，男，本科，工程師，主要從事無線電導(dǎo)助航、浮標(biāo)的制造與維護(hù)工作。

TP273

B

10.3969/j.issn.1674-3407.2016.04.023