白清順, 王永旭, 于福利, 張慶春, 蔣建偉

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院， 哈爾濱 150001)

轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研制

白清順, 王永旭, 于福利, 張慶春, 蔣建偉

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院， 哈爾濱 150001)

基于USB數(shù)據(jù)采集原理，采用圓圖像法建立了轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度的測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，運(yùn)用VC++語(yǔ)言編寫了適合轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度測(cè)試與評(píng)價(jià)的軟件環(huán)境。該系統(tǒng)以高性能計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，利用多通道數(shù)據(jù)采集儀及回轉(zhuǎn)精度測(cè)試軟件，實(shí)現(xiàn)了脫機(jī)演示、實(shí)時(shí)采集和回轉(zhuǎn)精度評(píng)定等功能，可以高效地完成回轉(zhuǎn)精度的實(shí)時(shí)測(cè)試與分析。利用所建立的回轉(zhuǎn)精度測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，分析了轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)誤差評(píng)定的4種方法，并采用最小二乘圓法對(duì)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度進(jìn)行了分析和評(píng)定，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的有效性。同時(shí)，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)教學(xué)，證實(shí)了系統(tǒng)具有很好的教學(xué)示范性，可以達(dá)到良好的教學(xué)效果。

回轉(zhuǎn)精度； 數(shù)據(jù)采集； 誤差； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

0 引 言

轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度測(cè)試系統(tǒng)可分為模擬量測(cè)試系統(tǒng)和數(shù)字量測(cè)試系統(tǒng)。由于模擬量測(cè)試系統(tǒng)存在著測(cè)試誤差大、使用復(fù)雜、測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算繁瑣等缺點(diǎn)，逐步被數(shù)字量測(cè)試系統(tǒng)所取代。數(shù)字量測(cè)試系統(tǒng)可減少后期數(shù)據(jù)處理的工作量， 隨著計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)技術(shù)的發(fā)展，在線測(cè)量和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)也在轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)誤差測(cè)試技術(shù)上得到應(yīng)用[1]。因此，數(shù)字化測(cè)試轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度的方法已得到廣泛采用。

回轉(zhuǎn)精度包括了軸的徑向、軸向誤差和角度誤差及由此衍生出的表面誤差和半徑誤差[2]。國(guó)外對(duì)回轉(zhuǎn)精度研究的起步較早，Bryan等[3]曾對(duì)回轉(zhuǎn)誤差進(jìn)行分析，首次將誤差分為徑向、軸向、傾角3類。日本學(xué)者曾提出三點(diǎn)法誤差分離技術(shù)，試圖解決被測(cè)工件形狀誤差與回轉(zhuǎn)誤差分離的問(wèn)題[4]。Schwenke[5]分析了精密機(jī)床幾何誤差的分析和測(cè)量技術(shù)，其中著重討論了回轉(zhuǎn)精度問(wèn)題。Ise等[6]在研究微型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的過(guò)程中對(duì)其回轉(zhuǎn)精度問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的分析討論。Sarhan 等[7]在高精密機(jī)床加工過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主軸徑向誤差并給予補(bǔ)償，從而提高了主軸回轉(zhuǎn)精度。國(guó)內(nèi)測(cè)試裝置的研制起步較晚，西安理工大學(xué)開發(fā)了計(jì)算機(jī)控制的通用回轉(zhuǎn)精度測(cè)試系統(tǒng)[8]。北京機(jī)床研究所研制了大型超精密數(shù)控車床NAM-800，它采用先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)、伺服技術(shù)、精密制造及測(cè)試技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高水平的主軸回轉(zhuǎn)精度[9]。湖南大學(xué)高效磨削技術(shù)中心對(duì)液體靜壓主軸的回轉(zhuǎn)誤差機(jī)理進(jìn)行了深入研究，有效地提高了主軸回轉(zhuǎn)精度[10]。目前國(guó)內(nèi)的回轉(zhuǎn)精度的測(cè)試裝置在某些指標(biāo)上已經(jīng)達(dá)到先進(jìn)的水平[11]。雖然轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度的測(cè)試可以在精密機(jī)械裝備的研制中實(shí)現(xiàn)，然而從學(xué)生培養(yǎng)上，仍然缺乏理想的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)?，F(xiàn)有的商業(yè)化產(chǎn)品或者存在價(jià)格昂貴、操作不便；或不具有開放性、缺乏實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的多樣性等缺點(diǎn)。因此，根據(jù)轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，研制實(shí)用的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)顯得非常必要，具有重要的實(shí)用價(jià)值[12]。

本文采用CAT技術(shù)，基于雙向測(cè)試原理，建立了轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度測(cè)試的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，給出了該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。結(jié)果表明，本文所研制的系統(tǒng)具有操作性方便、實(shí)驗(yàn)效果明顯、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目豐富、示范性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。

1 轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度的測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在對(duì)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度進(jìn)行測(cè)試的各種方法中，圓圖像法不但可以形象地預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)子的輪廓形狀，而且可以直觀地計(jì)算出轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度值,得到了越來(lái)越多的專業(yè)技術(shù)人員認(rèn)可[13]。本文基于圓圖像法建立了轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該測(cè)試系統(tǒng)以高性能計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，利用多通道數(shù)據(jù)采集儀，在測(cè)試軟件支持下，轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度信號(hào)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果顯示都在計(jì)算機(jī)的控制下完成。圖1為回轉(zhuǎn)精度測(cè)試的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)主要包括含有測(cè)試的轉(zhuǎn)子、X和Y向電渦流微位移傳感器、示波器、數(shù)據(jù)采集儀以及計(jì)算機(jī)等。由測(cè)試裝置采集到的信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)消偏后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到誤差結(jié)果，此誤差信號(hào)加到基圓上，即可在顯示器上得到誤差圓圖像，用于回轉(zhuǎn)精度的結(jié)果分析和輸出。

圖1 回轉(zhuǎn)精度測(cè)試的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

雙向測(cè)試原理是在轉(zhuǎn)子軸端安裝兩個(gè)高精度的非接觸式傳感器，以拾取X和Y兩路位移信號(hào)，并傳送至電渦流傳感器的前置器。從電渦流傳感器獲取的測(cè)試信號(hào)為模擬信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)處理之前，先要對(duì)信號(hào)作預(yù)處理和數(shù)字化處理。本系統(tǒng)采用USB(Universal Serial Bus)數(shù)據(jù)采集裝置將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。從轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)誤差模擬量的產(chǎn)生到最后的誤差評(píng)定，整個(gè)過(guò)程都要靠數(shù)據(jù)處理加以解決，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)工作的質(zhì)量和速度對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)有很大的影響。本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集與處理的主要內(nèi)容包含以下幾方面：

(1) 數(shù)據(jù)的采集。主要是解決非電平量轉(zhuǎn)換為電量的問(wèn)題以及多路復(fù)用、數(shù)據(jù)的模擬形式與數(shù)字形式之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。

(2) 數(shù)據(jù)的記錄。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，包括實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

(3) 數(shù)據(jù)處理。包括數(shù)據(jù)的預(yù)處理、檢驗(yàn)以及對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)分析。

(4) 數(shù)據(jù)的圖形顯示。對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)波形顯示以及頻譜分析等。

(5) 數(shù)據(jù)結(jié)果的輸出。數(shù)據(jù)的模擬或數(shù)字輸出以及數(shù)據(jù)的屏幕輸出。

1.2 硬件組成

圖2為測(cè)試系統(tǒng)機(jī)械裝置的外觀圖。包含有測(cè)試轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)臺(tái)是機(jī)械裝置的核心部件。測(cè)試系統(tǒng)的機(jī)械回轉(zhuǎn)臺(tái)主要采用三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶帶動(dòng)轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)試轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成具有標(biāo)準(zhǔn)球的端部，便于研究不同的評(píng)價(jià)手段對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。通過(guò)變頻調(diào)速器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的調(diào)整。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的機(jī)械回轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)置在輪式移動(dòng)平臺(tái)上，便于教學(xué)中的移位和布局。測(cè)試工作時(shí)可以通過(guò)地腳支撐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)的固定。測(cè)試系統(tǒng)機(jī)械回轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、集成度高、空間布局合理、方便實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)。

圖2 測(cè)試系統(tǒng)機(jī)械裝置外觀圖

多通道數(shù)據(jù)采集儀是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)誤差數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵硬件設(shè)備。本測(cè)試系統(tǒng)是采用北京波譜世紀(jì)科技發(fā)展有限公司的WS-U60216型便攜式USB數(shù)據(jù)采集儀作為A/D轉(zhuǎn)換器，如圖3所示?！凹床寮从谩笔経SB數(shù)據(jù)采集儀使用了自動(dòng)通道掃描技術(shù)和FIFO 緩沖存儲(chǔ)器，因而具有自動(dòng)數(shù)據(jù)塊采集能力和很高的數(shù)據(jù)傳輸效率，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、連續(xù)快速采集存盤等高級(jí)功能。低功耗的USB設(shè)備通過(guò)USB電纜直接供電，無(wú)需外接電源，可以提高采集儀的抗干擾性[14]。采集儀使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)USB接口規(guī)范，與傳統(tǒng)的板卡式采集器相比，它的可靠性好、性價(jià)比高。

圖3 USB數(shù)據(jù)采集儀

傳感器是高速轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度測(cè)試的主要組成部分，本系統(tǒng)采用非接觸式電渦流傳感器將位移轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)非電量的測(cè)量。選擇高性能的傳感器是測(cè)試系統(tǒng)精度的重要保障，傳感器在檢測(cè)范圍內(nèi)應(yīng)保持良好的線性特性，能夠抑制噪聲、抗輻射及強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾，工作時(shí)與轉(zhuǎn)子之間沒(méi)有接觸以及穩(wěn)定、可靠的技術(shù)要求[15]。轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度測(cè)試系統(tǒng)采用的位移傳感器由北京測(cè)振儀器廠生產(chǎn)的電渦流傳感器，其性能指標(biāo)為：靈敏度8 V/mm；分辨率0.1 μm；探頭直徑8 mm。

1.3 軟件模塊

圖4為本系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)。測(cè)試軟件的主程序主要涵蓋數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理以及誤差評(píng)定等主要模塊。在數(shù)據(jù)采集階段主要通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀完成誤差數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采樣，并可依據(jù)已保存的歷史數(shù)據(jù)完成回轉(zhuǎn)誤差的繪制。數(shù)據(jù)預(yù)處理主要完成消除偏心常量和噪聲點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的X和Y方向直角坐標(biāo)向極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傅里葉變換，識(shí)別并消除一次分量，生成功率譜圖的功能。誤差評(píng)定是最終判定回轉(zhuǎn)精度的重要環(huán)節(jié)。測(cè)試軟件在設(shè)計(jì)時(shí)，將最小二乘圓法、最小區(qū)域圓法、最大內(nèi)切圓法以及最大外接圓法都集成在軟件模塊中，方便教學(xué)中采用不同的方法對(duì)回轉(zhuǎn)誤差進(jìn)行評(píng)定，進(jìn)而生成圓圖像。

圖4 轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)

軟件模塊主要用于人機(jī)交互實(shí)驗(yàn)，使操作者能夠更為靈活地控制該測(cè)試系統(tǒng)。采用VC++對(duì)測(cè)試系統(tǒng)軟件的編制，程序主界面如圖5所示。圖6所示為回轉(zhuǎn)精度的評(píng)定界面，即圓圖像界面。本軟件系統(tǒng)還包括回轉(zhuǎn)精度測(cè)試的輔助功能，如曲線的實(shí)時(shí)顯示，數(shù)據(jù)保存、打印輸出等。

圖5 轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟件主界面

圖6 回轉(zhuǎn)精度的評(píng)定界面

在“脫機(jī)”，即未外接傳感器信號(hào)條件下，本系統(tǒng)采用能夠自動(dòng)生成模擬轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)的誤差信號(hào)，實(shí)現(xiàn)脫機(jī)演示功能。軟件測(cè)試時(shí)，采用系統(tǒng)生成的動(dòng)態(tài)模擬信號(hào)進(jìn)行脫機(jī)演示，可以方便使用者了解測(cè)試原理，初步掌握測(cè)試過(guò)程，進(jìn)而更好地分析轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)精度。

脫機(jī)演示時(shí)可以采用以下6種動(dòng)態(tài)模擬信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試誤差的模擬，分別為：①x，y雙向動(dòng)態(tài)正弦信號(hào)；②x方向動(dòng)態(tài)正弦信號(hào)，y方向無(wú)信號(hào)；③x方向無(wú)信號(hào)，y方向動(dòng)態(tài)正弦信號(hào)；④x方向動(dòng)態(tài)方波信號(hào)，y方向無(wú)信號(hào)；⑤x方向動(dòng)態(tài)三角波信號(hào)，y方向無(wú)信號(hào)；⑥x，y雙向動(dòng)態(tài)帶有隨機(jī)誤差的正弦信號(hào)。

2 回轉(zhuǎn)精度的測(cè)試結(jié)果分析

一般地，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差圖像具有一定的幾何和物理意義。因此，評(píng)定轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差時(shí)，必須根據(jù)要求選擇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的評(píng)定方法。評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的方法一般有最小二乘圓法、最小外接圓法、最大內(nèi)切圓法及最小區(qū)域圓法等[16]。

2.1 評(píng)定方法分析

最小二乘圓法是從實(shí)際被測(cè)輪廓上各點(diǎn)到該圓周的距離平方和為最小的圓，即

其中:R為最小二乘圓半徑；Ri為實(shí)際被測(cè)圓輪廓線上點(diǎn)到最小二乘圓心的距離。輪廓上距最小二乘圓圓心的最大半徑和最小半徑之差，即為回轉(zhuǎn)精度的最小二乘圓評(píng)定結(jié)果。

最小外接圓法是以與被測(cè)實(shí)際輪廓相接觸但直徑為最小的外接圓作為理想評(píng)定圓，被測(cè)實(shí)際輪廓到該圓的最大徑向距離為回轉(zhuǎn)精度的評(píng)定結(jié)果。

最大內(nèi)切圓法是以與被測(cè)實(shí)際輪廓內(nèi)切且直徑為最大的圓作為理想評(píng)定圓，被測(cè)實(shí)際輪廓到該圓的最大徑向距離為回轉(zhuǎn)精度的評(píng)定結(jié)果。

最小區(qū)域圓法原理是評(píng)定轉(zhuǎn)子徑向回轉(zhuǎn)誤差的最小區(qū)域環(huán)計(jì)算法的核心是兩個(gè)同心圓在保證包容誤差曲線的前提下，必須使這兩個(gè)同心圓的半徑差為最小。兩個(gè)同心圓的半徑差即為回轉(zhuǎn)精度的評(píng)定結(jié)果。

為對(duì)比不同的回轉(zhuǎn)精度評(píng)價(jià)方法，本系統(tǒng)將上述4種評(píng)定方法都以交互的方式包含在所研制的回轉(zhuǎn)精度評(píng)定界面中。

2.2 回轉(zhuǎn)精度測(cè)試結(jié)果

以采用最小二乘圓法為例，對(duì)所測(cè)試轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)精度進(jìn)行評(píng)價(jià)。被測(cè)試轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速變化分別為4 000、6 000和8 000 r/min。系統(tǒng)的采樣頻率2 135 Hz，取512個(gè)連續(xù)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。圖7中顯示了在3種不同轉(zhuǎn)速下，X通道上的誤差曲線、轉(zhuǎn)子的功率譜曲線以及該截面上的回轉(zhuǎn)精度的圓圖像。采用最小二乘圓法對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)后，獲得了在4 000 r/min、6 000 r/min、8 000 r/min條件下的回轉(zhuǎn)精度分別為49.3 μm、54.4 μm和69.7 μm。測(cè)試結(jié)果表明，所研制的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度的測(cè)量，并通過(guò)功率譜曲線反映出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。同時(shí)，可以看出，在當(dāng)前3種轉(zhuǎn)速條件下隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增加，其回轉(zhuǎn)精度將變差。

(a) 3 000 r/min

(b) 6 000 r/min

(c) 8 000 r/min

圖7 轉(zhuǎn)子不同轉(zhuǎn)速條件下的輸出結(jié)果

3 測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試方案分析、數(shù)據(jù)采集分析、誤差評(píng)價(jià)方法研究、誤差影響因素分析與驗(yàn)證等實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的開放性、項(xiàng)目?jī)?nèi)容的多樣性，達(dá)到了教學(xué)示范的目的。在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)誤差測(cè)試方案實(shí)驗(yàn)中可以分析測(cè)試點(diǎn)的影響。在USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分析中，可以分析采樣頻率、數(shù)據(jù)處理、誤差分離等對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。在誤差評(píng)價(jià)方法研究中，可以最小二乘圓法等方法對(duì)誤差的影響。在誤差溯源分析中，可以分析的誤差來(lái)源主要包括：軸向竄動(dòng)、傳感器安裝精度、外部電磁干擾等方面。同時(shí)可以研究轉(zhuǎn)子系統(tǒng)誤差影響因素，包括：轉(zhuǎn)速影響、預(yù)緊影響、偏心質(zhì)量的影響等。使用者利用該系統(tǒng)可以掌握轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度的測(cè)試原理、方法等方面的知識(shí)和技能，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度綜合的分析與評(píng)定。多次實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果表明本系統(tǒng)具有很好的教學(xué)示范性，實(shí)現(xiàn)了良好的教學(xué)效果。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文搭建了基于USB接口的數(shù)據(jù)采集儀轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度測(cè)試系統(tǒng)，編寫了轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度測(cè)試的軟件系統(tǒng)，該軟件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)脫機(jī)演示、實(shí)時(shí)采集、4種方法的回轉(zhuǎn)精度評(píng)定等功能，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度的實(shí)時(shí)測(cè)試與分析。采用最小二乘圓方法對(duì)轉(zhuǎn)子在不同轉(zhuǎn)速條件的回轉(zhuǎn)精度進(jìn)行了測(cè)試分析。結(jié)果表明，所研制的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度的測(cè)量，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求。

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Development of Experimental Test System for Rotation Precision of Rotator

BAIQingshun,WANGYongxu,YUFuli,ZHANGQingchun,JIANGJianwei

(School of Mechanical and Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)

The rotation precision of rotator is an important factor affecting the performance of mechanical equipment. It is a meaningful task to measure the rotation precision of rotator and analyze its effect factors. Based on the data acquisition principle of universal serial bus (USB) and the circle image method, an experimental test system for the rotation precision of rotator was set up in the paper. The software environment which is suitable for testing and evaluating the rotation precision was also developed by using VC++. Depending on the high-performance computer with multi-channel data acquisition instrument and the rotary accuracy testing software, the offline demonstration and online measurement and evaluation for the rotation precision can be realized efficiently. With the experimental system for the rotation precision, four kinds of methods for evaluating the rotation precision were discussed and the rotation precision was analyzed and evaluated by using least square circle (LSC) method. The results verified the validation of the developed system. Moreover, a good teaching demonstration and excellent experimental effect have been achieved by the developed system after many times of experimental teaching.

rotation precision; data acquisition; error; experimental teaching

2016-05-12

教育部國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目(S5081270)

白清順(1974-)，男，黑龍江勃利人，博士，副教授，主要從事精密機(jī)械裝備、微納制造技術(shù)的教學(xué)和研究。

Tel：0451-86402682，E-mail：Qshbai@hit.edu.cn

TH 161

A

1006-7167(2017)02-0067-04