进口圆度仪的维修和数字化改造

摘要

国内某研究所的Talyrond73型和Talyrond300型两台圆度仪都出现了故障，需要维修。受该单位委托，对这两台圆度仪分别进行了数字化改造和维修。 Talyrond73型圆度仪是泰勒·霍普森(Taylor-Hobson)公司70年代的产品，其主轴和位移传感器仍能满足测量工作的精度要求，但是电气部分的元件已经过于老化，失去原有功能。本课题组使用集成的的模块化信号调理电路将测量信号进行调理，然后输入数据采集卡，由计算机实现数据采集，并且使用LabVIEW语言自行开发了圆度测量应用软件。对该型圆度仪改造后，可以选用最小二乘圆法、最小外接圆法、最大内接圆法、最小区域法四种方法进行圆度误差的评定，并能够实时显示调心和测量过程。与传统的圆度仪及测量方法、数据处理方式相比，该仪器结构简单，实现了测量过程的自动化、数字化、智能化及可视化，很大程度上提高了测量速度、数据处理速度和测试精度。 Talyrond300型圆度仪上配备了圆光栅系统，该光栅系统的作用有两点：测量主轴旋转的角度和对连接在主轴上的电机进行精确的反馈控制。该单位此仪器的光栅系统出现故障，标尺光栅盘上40％左右的刻线损毁严重，没有输出信号。圆光栅其它区域虽有信号输出，但是不能正确地输出幅值稳定、相位差为π/2的两路sin和cos信号。通过对标尺光栅的更换和光栅系统的调试，该仪器恢复了原有的功能和测量精度。

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章绪论

1.1 课题来源及仪器改造的主要工作

1.1.1本课题的提出

1.1.2研究内容

1.2圆度仪改造的意义

1.3 圆度仪发展技术现状

第二章Talyrond73圆度仪概述及系统硬件设计

2.1 概述

2.2 工作原理

2.3仪器的主要技术规范

2.3.1 精度

2.3.2测量范围

2.3.3性能、规格

2.4数字改造方案设计

2.4.1系统总体设计

2.4.2采样开始与结束信号的获取

2.4.3传感器系统

2.4.4信号调理模块：

2.4.5 圆度仪数字滤波器设计

2.4.6数据采集模块

第三章圆度误差的评定

3.1 圆度误差的评定

3.1.1最小区域法(MZC)

3.1.2最小二乘圆法(LSC)

3.1.3最小外接圆法(MCC)

3.1.4最大内接圆法(MIC)

3.2圆度误差评定的算法及程序流程

3.2.1 最小区域法的算法及程序流程

3.2.2最小二乘法圆法的算法及程序流程

3.2.3最小外接圆法的算法及程序流程

3.2.4最大内接圆法的算法及程序流程

3.3 圆度误差评定中特别注意几个问题

3.3.2运算误差设置

3.3.3 圆度误差图形显示

3.3.4评定方法与运算量

第四章 Talyrond73型圆度仪系统软件设计

4.1 LabVIEW开发平台

4.1.1 LabVIEW开发平台简介

4.1.2图形化程序设计

4.1.3 LabVIEW中数据采集卡的安装配置

4.1.4程序的集成与调试

4.2系统软件结构

4.3软件接口介绍

4.3.1系统启动

4.3.2主接口功能简介

4.3.3参数设置与调心界面

4.3.4系统标定

4.3.5打印界面

第五章Talyrond300型圆度仪的维修

5.1 Talyond300型圆度仪概述

5.2Talyond300型圆度仪特点

5.2.1 基座

5.2.2 工作台和主轴

5.2.3立柱架

5.2.4电动径向拖板

5.2.5测量传感器和探针

5.2.6计算机

5.3故障分析

5.4光栅式传感器

5.4.1 计量光栅的种类

5.4.2光栅的工作原理

5.4.3三光栅系统

5.5圆光栅调试的关键问题

5.5.1 标尺光栅与主轴同轴度的调整

5.5.2光栅间隙尺寸的选择

5.5.3光栅副的调心

5.6维修结果

第六章总结与展望

6.1课题总结

6.2 Talyrond73型圆度仪改造的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文