CN104802087A - 数字式磨加工主动测量仪 - Google Patents

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李云峰
段檀烁
韩茜茜
姜迪
李晟阳
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B24B49/04—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent involving measurement of the workpiece at the place of grinding during grinding operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24B49/10—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving electrical means

Abstract

本发明涉及一种数字式磨加工主动测量仪，该测量仪包括测量装置和主控装置，所述测量装置由电感式传感器和信号调理电路组成，主控装置包括DSP主控板、触发板和触摸屏，以DSP为核心，克服了传统的主动量仪精度低，性能不稳定等缺点，系统彩色液晶屏显示，测量结果及加工状态以仪表图形的方式呈现，并有更直观的光柱显示，人机界面友好；整个操作采用触摸屏的方式，参数设定调整方便，界面切换流畅，数字式的主动测量仪，相对于目前应用比较广泛的指针式量仪，结果显示更加的直观，操作更加方便。

Description

数字式磨加工主动测量仪
技术领域
    本发明涉及磨加工的在线测量领域，具体的说是一种数字式磨加工主动测量仪。
背景技术
主动测量仪是一种在线、实时、动态检测的高精度测量仪器。目前主动量仪主要是模拟式的，通过开关和旋钮进行参数设置，指示灯和指针仪表来进行显示，这样的主动测量仪普遍存在功能单一，人机界面显示不够直观，测量精度不高，测量范围及控制点调整不方便等。
发明内容
针对上述现有的主动测量仪普遍存在功能单一，人机界面显示不够直观，测量精度不高，测量范围及控制点调整不方便等问题，本发明提供一种基于DSP且带有触摸屏显示的数字式磨加工主动测量仪。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种数字式磨加工主动测量仪，该测量仪包括测量装置和主控装置，所述测量装置由电感式传感器和信号调理电路组成，测量装置的测头始终与工件的表面接触，通过电感式传感器将位移量转换成电信号，信号调理电路采集传感器的电信号，经过放大、滤波处理之后将模拟信号传递给主控装置，所述主控装置包括DSP主控板、触发板和触摸屏，模拟信号在主控板上经过A/D转换，将数据实时的在触摸屏上进行显示，配合触发板的触发信号，实时采集相应信号，将结果存入数据存储设备，通过触摸屏进行参数设置，由参数设置计算触发点，经D/A转换后，输出到触发板，与放大后的传感器信号进行比较，向机床发出粗磨、精磨、光磨、到尺寸的信号，来控制砂轮的进给，从而控制整个磨床的加工过程；
所述电感式传感器为差动变压器式电感传感器。
本发明的有益效果：
本发明提供的数字式磨加工主动测量仪，以DSP为核心，克服了传统的主动量仪精度低，性能不稳定等缺点，系统彩色液晶屏显示，测量结果及加工状态以仪表图形的方式呈现，并有更直观的光柱显示，人机界面友好；整个操作采用触摸屏的方式，参数设定调整方便，界面切换流畅，数字式的主动测量仪，相对于目前应用比较广泛的指针式量仪，结果显示更加的直观，操作更加方便。
附图说明
图1 本发明结构框图；
图2 本发明显示界面图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。
如图1所示：一种数字式磨加工主动测量仪，该测量仪包括测量装置和主控装置，所述测量装置由电感式传感器和信号调理电路组成，测量装置的测头始终与工件的表面接触，通过电感式传感器将位移量转换成电信号，信号调理电路采集传感器的电信号，经过放大、滤波处理之后将模拟信号传递给主控装置，所述主控装置包括DSP主控板、触发板和触摸屏，模拟信号在主控板上经过A/D转换，将数据实时的在触摸屏上进行显示，配合触发板的触发信号，实时采集相应信号，将结果存入数据存储设备，通过触摸屏进行参数设置，由参数设置计算触发点，经D/A转换后，输出到触发板，与放大后的传感器信号进行比较，向机床发出粗磨、精磨、光磨、到尺寸的信号，来控制砂轮的进给，从而控制整个磨床的加工过程。
（1）系统开发平台由4部分组成，硬件平台，操作系统，编程语言和开发工具。本测量仪选用uC/OS-II实时操作系统和DSP（digital signal processing）开发板作为软硬件开发平台，以CCS(Code Composer Studio)3.3集成开发环境作为软件开发工具，编程语言选用C语言。
(2) 电感式传感器无活动触点，可靠性高，寿命长，综合性能好。电感式传感器种类很多，有利用自感原理的自感式传感器，有利用互感原理的差动变压器式和利用涡流的涡流式传感器等。差动变压器的结构形式较多，有变间隙式，变面积式和螺线管式，变间隙式传感器具有结构简单、成本低、工作寿命长、灵敏度及精度较高、线性好、性能稳定可靠等特点，所以，本量仪选用利用互感原理变间隙式的差动变压器式电感传感器。
(3) AD598是差动变压器式传感器专用集成电路芯片，AD598集成了交流激励信号的产生、信号解调、放大和温度补偿等几部分电路，所以仅外接几个元件就可构成一个差动变压器式传感器实用电路，减小了电路的体积，简化了电路的设计和调试，所以本量仪信号调理选用AD598集成芯片。
(4)TMS320F28335型数字信号处理器是TI公司的一款TMS320C28X系列32位的浮点DSP控制器，它的精度高、成本低、功耗小、性能高、外设集成度高、数据及程序存储量大、A/D转换更精确快速。TMS320F28335具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精度的PWM输出（HRPWM），12位16通道ADC。
如图2所示：为主动测量仪的操作界面。主要界面有设置，测量和调整，图中所示为测量界面。
（1）设置界面主要有工件定义，参数设置，I/O定义。工件定义是对加工工件的类型、测量项目数和项目名称进行设置，最多可以对四个测量项目进行设置，测量项目有测内径，测外径，测端面，测圆度等。参数设置是设置粗磨P1、精磨P2、光磨P3和到尺寸P4等参数。P1为砂轮快速进给进入粗磨阶段切换的信号点，P2点是从粗磨进给向精磨进给切换的信号点，P3点是从精磨进给向光磨进给切换的信号点，P4点是到尺寸退刀信号点。I/O定义主要是进行输入输出管脚信号的设置，通过对I/O的设置可以明确每一个管脚信号所代表的信息。
（2）测量界面显示工件的类型图，方便观察工件的类型和加工的项目。为了更加直观的显示加工进程，以及磨削余量，加入了光柱显示。不同的加工状态光柱显示不同的颜色。右上角实时显示当前的日期和时间。
（3）调整界面是用来校对零位、倍率和触摸屏校准。在工件测量加工前先放入标准件进行测量，由于系统误差，示值可能不为零，这时可以通过调整界面上的调零按钮将示值结果人为的调整为零，同时将零位值保存，工件测量时将真实值减去零位值即是准确结果。倍率校对是对测量倍率进行校对，显示测量结果=测头电压值X放大倍率，通过对倍率的多次校对能提高倍率的准确性。

Claims (2)

1.一种数字式磨加工主动测量仪，其特征在于：该测量仪包括测量装置和主控装置，所述测量装置由电感式传感器和信号调理电路组成，测量装置的测头始终与工件的表面接触，通过电感式传感器将位移量转换成电信号，信号调理电路采集传感器的电信号，经过放大、滤波处理之后将模拟信号传递给主控装置，所述主控装置包括DSP主控板、触发板和触摸屏，模拟信号在主控板上经过A/D转换，将数据实时的在触摸屏上进行显示，配合触发板的触发信号，实时采集相应信号，将结果存入数据存储设备，通过触摸屏进行参数设置，由参数设置计算触发点，经D/A转换后，输出到触发板，与放大后的传感器信号进行比较，向机床发出粗磨、精磨、光磨、到尺寸的信号，来控制砂轮的进给，从而控制整个磨床的加工过程。
2.如权利要求1所述的数字式磨加工主动测量仪，其特征在于：所述电感式传感器为差动变压器式电感传感器。
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