本站原创摘 要 本文对加工零件的表面粗糙度按检测要求提出了,由计算机进行控制和测量,从而提高了检测精度.
关 键 词 表面粗造度 检测控制 单片机
一、前言
在实际零件的加工过程中对粗糙度的测定,通常需对R a、Rz 、RY、Sm、tp六个参数进行综合评定,才能正确反应其表面状况.但原有的测量仪器不能全面反应各参数的实际值,如采用积分表只能测量Ra,光切显微镜是测Rz.而且评定手段落后,检测精度难以保证.
本文采用单片机控制,并用电感位移传感器作为检测装置,实现了测量控制,误差评定以及数据输出.用单片机控制技术代替了人工进行误差评定.使检测精度得到了提高.
二、单片机控制系统的组成及测量原理
表面粗糙度的单片机控制测量系统是通过电感式位移传感器将被测工件的轮廓信号送入ADC0809模/数转换器.单片机采用8051芯片,将输入信号通过设计的软件进行误差评定.
表面粗糙单片机控制测量系统主要由以下几部分组成：JDC-Ⅱ型电容或位移传感器；ADC0809模/数转换器；8051单片机系统；机械传动部分.系统组成图1.
图1 系统组成及组成原理
被测量表面轮廓信息由触针拾取,经电感传感器变成电信号并送入模似信号处理电路,将信号放大、滤波除去噪声和波度信号,得到与A/D转换量程匹配的电信号,通过A/D转换变成数字量,经接口电路进入计算机,根据表面粗糙度各参数的数学模型进行数据处理.
立柱伺服机构控制单元是控制伺服装置的运动,使其对传感器的“平衡点”有满意的跟踪能力.保证超测时传感器处于平衡点位置,这样,可充分利用传感器线性工作原理.
驱动箱控制电路主要用于控制传感器的正向和反向滑行,并限制行程的大小,以适应不同的取样长度.为了使滑行速度均匀,将单片机的时钟分频变成50HZ方波,再处理成相位差为90.的两路正弦波,一路直接送电机的一个绕组,另一路经电机方向盘控制电路转换后送电机的另一绕组,以控制电机的正反向转动.
控制面板包括量程选择、传感器的正反行程、取样长度选择等,均作为开关量与计算机交换信息.
三、系统设计
主程序、数据采集程序、数据处理程序、打印程序、控制与输出
所有程序均用汇编语言编写,其它程序均以子程序的形式写出,以供主程序调用.
(一)数据采集系统
数据采集系统在BCJ-2型轮廓测量仪的基础上,另增加一个接口电路将仪器与单片机连接起来,构成一个新的数据采集系统,实现六个参数的测量.采样方式 ,在评定长度内按等间距采样方式.为了保证间距参数的测量精度,要求滑行速度稳定,拖动电机需采用同步电机.
模似信号中的噪声滤波和波度滤波仍采用BCJ-2型轮廓仪中的滤波器,即计算机采集的信号由这两个滤波器滤波后引出.
(二)数据处理系统
该系统由三部分组成：即传感器模似信号处理与A/D转换、采集信号的产生、采样控制.如图2所示.
模似信号处理与A/D转换部分 表面粗糙度的模似信号从滤波器后引出用电压跟随器进行阻抗变换,然后经放大、电平平移和限幅等环节处理,变为0～+5伏的信号电压,送A/D转换器.
A/D转换电路是该系统的中心环节 由于模似信号输出的噪声与信号比约为1%～3%,故选用8BitA/D转换器即可.本系统的最高采样时间频率为1KHZ,即采样时间最小为1ms.故选用ADC0809芯片.ADC0809芯片与单片机的接口电路见图3.
图3 8051扩展ADC0809连接框图
采样信号的产生 本系统采用定时采样,每个取样长度内的采样点数定为N等于250左右,取样长度为0,25、0.8、2.5mm,触针的滑行速度为1mm/s.因此不同的取样长度,采样的频率不同.需设置采样频率变换器.可将单片机的时钟脉冲进行分频.采用市频时不同采样长度的采样频率见表1.
表1 采样频率
(三)程序设计
主程序用汇编语言编写,数据采集程序与数据处理程序同样用汇编语言编写,且以子程序的形式现,以供主程序调用.数据处理程序是按国标给定的各个参数的数学模型计算出6个参数的数值,并显示打印输出,还可显示tp（c）曲线,幅度分布和表面轮廓曲线,再以图形的形式打印出来.
四、结论
表面粗糙度的单片机测量系统,用软件取代了原有轮廓仪中的大部分硬件,用单片机进行控制和数据处理扩输出.使原来单一参数检测变为可对六个参数进测量.使整个测量工作自动化、集成化.