数字式磨加工主动测量仪的研制

摘要

磨削加工是机械加工的主要方式之一，是机械制造领域实现精密加工最普遍的工艺技术，因此提高磨削加工的精度和效率尤为重要。随着现代化生产的发展，传统的离线测量方法已经无法满足需求。磨削加工中主动测量技术的应用，很大程度上提高了磨削加工的效率和磨削精度。然而国内的主动测量仪大多是模拟式的，测量精度低，稳定性差，显示不够直观等。本文在对主动测量技术和嵌入式技术深入研究的基础上，研制了一款基于嵌入式系统的数字式磨加工主动测量仪，并对其特性和基本功能、硬件选型和软件设计等进行了深入的研究。
　　首先，根据主动测量仪的性能和特点，制定了系统的总体方案。主动测量仪系统主要由测量装置和主控装置构成，测量装置是将工件尺寸的变化转换为被测信号；主控装置负责被测信号的处理、测量结果的显示以及向控制系统发出控制信号等。
　　其次，进行了系统硬件选型和电路设计。测量装置选择差动变压器式位移传感器对工件尺寸变化量进行实时采集，并设计了信号调理电路对采集到的数据进行放大、滤波等处理。主控装置以TMS320F28335 DSP数字信号处理器为核心，选择了研旭公司生产的YXDSP-F28335A开发板作为主要的硬件开发平台，并选用AD7656信号采集卡对传感器采集到的信号进行A/D转换。
　　然后，针对磨加工主动测量仪的主要功能和特点，以 TMS320F28335微处理器、CCS3.3开发工具和μC/OS-II实时操作系统为基础，进行了软件系统的设计。首先进行了μC/OS-II实时操作系统在 DSP上的移植，然后进行任务的建立和任务优先级的划分，并设计了各个任务模块和具体测量项目的程序流程图。人机界面显示分为三个模块，设置界面主要负责测量参数的设定；测量界面主要为用户提供测量结果及相关测量信息的显示；调整界面可以根据加工过程中的情况对各个参数进行变更或微调。
　　最后，对主动测量仪进行了试验验证。结果表明，数字式磨加工主动测量仪的测量精度高，示值误差小，重复性好，很好地满足了系统的要求。主动测量仪完成了对以往产品的升级完善，对基于嵌入式系统的磨加工主动测量仪的研究和发展，具有一定的现实意义和实用价值。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目标和主要内容

第2章 系统的总体方案分析与设计

2.1 系统测量原理

2.2 系统的技术要求和特点

2.3 系统总体方案设计

2.4 本章小结

第3章 系统硬件选型和电路设计

3.1 系统硬件总体结构

3.2 传感器

3.3 信号调理电路

3.4 主控装置

3.5 本章小结

第4章 软件系统设计

4.1 嵌入式实时操作系统

4.2 系统的程序设计

4.3 具体项目程序设计

4.4 人机界面设计

4.5 本章小结

第5章 试验验证与误差分析

5.1 系统调试与试验

5.2 系统误差分析

5.3 本章小结

第6章 总结和展望

6.1 主要研究工作总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果