嵌入式圆度和圆柱度误差测量装置.pdf

1年
假表故木与传器
第3期
Instrument Technique and Sensor
No. 3
嵌入式圆度和圆柱度误差测量装置
杨亮,荆学东,何凯
1.陕西科技大学电气与信息工程学院,陕西西安710021;2.上海应用技术学院机械工程学院,上海200235;
3.陕西科技大学机电工程学院,陕西西安710021)
摘要:以ARM微处理器和談入式μC/OSーⅡ操作系统为平台,设计了自効化程度高,运行可靠的圆度、圆柱度误差测
量系统的设计方案,介绍了系统的硬件平台核心器件LPG294和嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ的主要特点,给出了系
统硬件结枸设计框架图,并详细阐述了系统研发的关鍵问题,最后给出了该系统在μC/OS-Ⅱ的软件实现。
关键词:圆度;圆柱度;误差分离技术;ARM;C/OS-I
中图分类号:TP23文献标识码:A文章编号:1002-1841(2011)03-0101-03
Embedded Roundness and Cylindricity Error Measuring Instruments
YANG Liang,J ING Xue-dong, HE Kai
( 1. College of Electronic Information Engineering, Shaanxi University of Science &Technology, Xi'an 710021, China
2. School of Mechanical Engineering, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 200235, China
3. College of Mechanical &Electrical Engineering, Shaanxi niversity of Science Technology, Xi'an 710021, China)
Abstract: Based on ARM and LC/OS-I operating system, this paper presented a research and development project of the
high automatic and reliable embedded roundness measurement system. It introduced the main characteristics of the core parts of an
apparatus [. PC2294 and the embedded real-time operating system wcos-ll. Then, the frame chart of hardware design was giv-
en, and the key problems of this system s were discussed in detail. Finally, the systems software realization was introduced
Key words; roundness; cylindricity; error separation technique; ARM; uc/OS-II
0引言
度误差。
在精密检测领域中,圆度测量仪是测量零件的圆度、圆柱1.2系统总体设计
度、同轴度或者直线度误差的关键设备。国内目前所使用的圆
为实现上述功能,根据系统结构等方面具体要求,系统总
度仪,有很大一部分测量仪器是以机电或光电为测量手段,虽体设计如图1所示。
然测量主体部分精度较高,但其测量结果往往与实际测量值存
DA储塵
在较大偏差;不能存储所得数据;测量系统稳定性较差,误差分
电源模块
转换模
辨率较低山。目前,圆度测量系统都属于离线开环测量系统,
电路块模块
这意味着便携性差,检测实时性不够,其接触式的测量方式也
易使工件和测量头磨损,造成设备损坏。而国外制造的圆度
参数输入
ARM7-T
仪、圆柱度仪、三坐标测量机等,往往体积较大,很难适应各种
数据采集模块
LPC22
结果输出
复杂的测量环境,且造价较髙。
文中提出的圆度、圆柱度测量系统是为解决上述几个方面
机裓传动模块
的问题而提出的。该系统基于μC/OS-Ⅱ嵌人式操作系统,结
构简单可靠,功能针对性强,以I,PC2294微处理器为核心,可扩
图1整体结枃框图
展性方面获得了显著的提高,其成本也大为降低。
参数输入:接收传感器的电压信号,被测工件的直径和高
1圆度、圆柱度测量系统的总体设计
度。
1.1系统功能分析
输出信息:被测工件的圆度、圆柱度误差值。
圆度、圆柱度测量系统的数据采集模块由电涡流位移传1.3测量原理
器、前置放大器及外围电路组成,通过固定传感器使被测工件
系统采用非接触式测量系统,测量原理如图2所示,该图
自转并以非接触被测工件的方式采集电压信号,经信号调理后
为对圆柱形工件所在截面被放大了的轮廓线。该系统使用了
的信号通过LPC2294执行误差分离(EST)算法分离出主轴回
非接触式的电涡流位移传感器,该传感器能静态和动态地非接
转误差和圆度误差,经数据换算后可以得到所需的圆度、圆柱
触测量被测金属导体与测量表面的距离,它是一种非接触的线
基金项目:总装备部武器装备预研基金项目(9140C85030207JS91)
性化计量工具,测量结果不受被测工件表面的灰尘、油漆、锈迹
收蒋日期:2010-10-24收修改稿日期:2011-01-28
等影响。测量时将传感器测头对准轴心の且与轮廓线存在