基于虚拟仪器技术的激光修整超硬磨料砂轮测控系统设计

摘要

国内外学者针对激光修整超硬磨料砂轮的机理、工艺和设备展开过研究。但是，如何实现超硬磨料砂轮高效率、高精度的修整仍是一个技术难题。因此，本文进行超硬磨料砂轮激光径向修整测控系统的设计，搭建一套功能完善、集成度高的激光修整设备，解决测量精度低的问题，实现修整过程的自动化控制。
　　(1)基于“检测—判断—出光”过程，进行系统硬件总体构架的设计及设备的选型，确定了设备控制接口及通信方式，完成了系统硬件总体方案设计。根据所设计的修整系统，分析了激光径向修整系统的工作流程。
　　(2)基于PCIe-6361数据采集卡和光纤激光器的工作原理，设计了光纤激光器控制程序界面。根据激光位移传感器和二维位移平台的串口通信协议和命令，基于LabVIEW的虚拟仪器技术分别设计了两者的程序界面，实现了设备的参数设置及功能操作。所设计的程序界面为本文设计砂轮轮廓形貌检测系统、砂轮径向修整系统及主控制系统建立了基础。
　　(3)设计了砂轮轮廓形貌检测系统。检测光斑以螺旋线轨迹的方式连续扫描砂轮表面轮廓形貌，计算机读取并存储砂轮表面测量数据，并换算成轮廓形貌相对高度值，按照异值点和噪声点的数据处理方法进行了预处理。从几何形状精度评定和微观形貌评定两个方面，提出了一种确定砂轮修整基准值的方法。基于LabVIEW软件设计了砂轮轮廓形貌检测系统的程序界面。
　　(4)设计了砂轮径向修整的控制系统和主控制系统。砂轮径向修整控制系统的响应时间为50μs，总体响应时间约为280μs。基于本文所设计的修整系统，开展了激光修整青铜金刚石砂轮的试验，并分析了砂轮的修整效果。试验表明，在合适的试验参数下，系统能实现砂轮表面凸出高点的选择性烧蚀，去掉砂轮的偏心，达到粗修整的效果。

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第1章 绪 论

1.1 论文背景

1.2 激光修整超硬磨料砂轮原理

1.3 激光修整超硬磨料砂轮研究现状

1.4 修整装置及控制系统研究

1.5 课题来源及本文的研究内容

第2章 砂轮修整系统硬件集成方案设计

2.1 激光径向修整的原理及方法

2.2 系统总体方案设计

2.3 系统的硬件功能及原理介绍

2.4 激光径向修整系统工作流程

2.5 本章小结

第3章 基于虚拟仪器技术的设备程序界面设计

3.1 虚拟仪器技术概述

3.2 光纤激光器程序界面设计

3.3 激光位移传感器软件程序界面设计

3.4 二维位移平台软件功能界面设计

3.5 本章小结

第4章 砂轮轮廓形貌检测及修整基准值确定

4.1 砂轮轮廓形貌检测系统设计

4.2 数据预处理程序设计

4.3 砂轮修整基准值的确定

4.4 砂轮轮廓形貌检测系统软件设计

4.5 本章小结

第5章 激光径向修整超硬磨料砂轮试验研究

5.1 激光径向修整砂轮系统设计

5.2 系统响应时间分析

5.3 青铜金刚石砂轮修整试验

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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