CN2578787Y - 手持式粗糙度仪 - Google Patents

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王忠滨
冯光永
李建平
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Abstract

一种手持式粗糙度仪，包括用来容纳仪器的各种元器件的壳体；在壳体的底部，有一驱动机构与传感器连接，带动传感器运动；一传感器放在工件表面上等速滑行，工件表面的粗糙度引起传感器触针产生位移，使传感器电感线圈的电感量发生变化，在相敏整流器的输出端产生与被测表面粗糙度成比例的模拟信号，并传送给主机；主机将信号经过放大及电平转换后进入数据采集系统，处理后，测量结果在液晶显示器上显示出；主机采用DSP芯片进行控制和数据处理，适用于生产现场，测量多种机加工零件的表面粗糙度，根据选定的测量条件计算相应的参数，在液晶显示屏上清晰地显示出全部测量参数和波形图形，具有测量速度快，消耗能源低等优良特性。

Description

手持式粗糙度仪
技术领域
本实用新型涉及测量仪器，尤指一种手持式测量机加工零件表面粗糙度的测量仪器。
背景技术
生产制造工件时，对于加工工件的粗糙度仪一般均有严格要求，作为质量管理的步骤，对大小、形状不同的工件表面粗糙度的测量是十分重要的一项工作，检验是否达到了设计所要求的粗糙度指标。目前，用于测量工件表面粗糙度的粗糙度仪，愈来愈趋向小型化、便携化，使用方便。但是现有的粗糙度仪普遍具有测量速度慢，耗能高等缺点。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种速度快、功耗低的手持式粗糙度仪，采用DSP芯片进行控制和数据处理，克服现有粗糙度仪测量速度慢，耗能高的缺陷；同时，主机与传感器连接的驱动机构、数据处理及显示部分均在壳体内部，具有一体化仪器的特征。
本实用新型的目的是这样实现的，一种手持式粗糙度仪，其特征在于：包括：一壳体，用来容纳仪器的各种元器件；一驱动机构，设置在壳体的底部；一传感器，与驱动机构连接，使用时放在工件表面上，由驱动机构带动，沿被测表面等速滑行，工件表面的粗糙度引起传感器触针产生位移，使传感器电感线圈的电感量发生变化，在相敏整流器的输出端产生与被测表面粗糙度成比例的模拟信号；以及，一主机，设置在壳体的内部，传感器传送来的信号在这里经过放大及处理后，将测量结果在液晶显示器上显示出。
本实用新型的目的还可由如下措施实现：还包括一标准样板，校准和初始化粗糙度仪的各种参数。壳体的表面有操作按键。所述的主机采用DSP芯片进行控制和数据处理。所述的主机内置锂离子充电电池及充电控制电路。所述的主机还配有一电源适配器，作为主机电池充电电源。所述的主机还配有一RS通讯电缆，一段与主机RS232接口连接，一段与PC机连接，将需要处理的参数和数据由主机传送给PC机进行处理。所述的传感器信号线通过主机底部的连接套与主机连接。所述的传感器还配有一传感器护套，套在传感器导头外面，保护传感器导头。
本实用新型的工作原理是，在测量工件表面粗糙度时，将传感器放在被测工件的表面上，由驱动机构带动传感器沿被测表面做等速滑行，传感器通过内置的锐利触针感受被测表面的粗糙度，此时工件被测表面的粗糙度引起触针产生位移，该位移使传感器电感线圈的电感量发生变化，从而在相敏整流器的输出端产生与被测表面粗糙度成比例的模拟信号，该信号传递给主机，经过放大及电平转换之后进入数据采集系统，主机采用DSP芯片进行控制和数据处理，DSP芯片将采集的数据进行数字虑波和参数计算，测量结果在液晶显示器上读出，也可以在打印机上输出，还可以与计算机进行通讯。
附图说明
图1为本实用新型手持式粗糙度仪的传感器图；
图2为本实用新型手持式粗糙度仪的正面图；
图3为本实用新型手持式粗糙度仪的侧面图；
图4为传感器与粗糙度仪主体部分的连接示意图；
图5为本实用新型的原理框图；
图6为本实用新型的DSP最小系统电路图。
图号说明：
101    导头        102    触针
103    保护套管    104    主体
105    插座
201    启动键      202    显示键
203    退出键      204    菜单键
205    滚动键      206    显示器
207    回车键      208    传感器
209    电源键      210    标准样本
301    电源插座    302    RS232接口
303    附件安装孔
401    连接套
具体实施方式
图1是本实用新型手持式粗糙度仪的传感器结构图。传感器208的前端是导头101，导头101下方是感受被测表面的粗糙度触针102，通过起保护作用的保护套管103与主体104连接，在主体104的后端有插座105和粗糙度仪主机连接。
用本实用新型手持式粗糙度仪在测量工件表面粗糙度前，要先测量标准样板210来校准测量精度。请参阅图2及图5，图2为本实用新型手持式粗糙度仪的正面图，图5为本实用新型的原理框图。图4表示传感器208通过壳体底部连接套401与粗糙度仪主体部分连接在一起。测量时，首先，将传感器208通过壳体底部连接套401与粗糙度仪主体部分连接起来，放在被测工件的表面上，按电源建209启动机器，按启动键201开始测量工作，按菜单键204在显示器206上显示测量模式，按滚动键205调正备选模式，按回车键207选中，按退出键203退出菜单。仪器内部有驱动机构，由驱动机构带动传感器208沿被测表面做等速滑行，传感器208通过内置的锐利触针102感受被测表面的粗糙度，此时工件被测表面的粗糙度引起触针102产生位移，该位移使传感器208内电感线圈的电感量发生变化，从而在相敏整流器的输出端产生与被测表面粗糙度成比例的模拟信号，该信号传递给主机，在主机经过放大及电平转换之后进入数据采集系统，主机采用DSP芯片的DSP系统电路进行控制和数据处理，DSP系统电路将采集的数据进行数字虑波和参数计算，测量结果在液晶显示器206上读出，也可以通过连接打印机，打印全部参数及图形，还可以通过粗糙度仪内置的标准RS232接口302与计算机进行连接通讯。
图3为本实用新型手持式粗糙度仪的侧面图，在粗糙度仪的后部有RS232接口302，可以与计算机进行连接通讯；还有一电源插座301，用于将主机和电源适配器连接，用于给主机电池充电；以及一个附件安装孔303，用来连接打印机等附件。
本实用新型手持式粗糙度仪的主机采用DSP芯片进行控制和数据处理，和现有的粗糙度仪相比，采用DSP芯片进行控制和数据处理具有数据处理速度快，功耗低的优点。图6为本实用新型DSP最小系统电路图。U103为DSP芯片，其内部除了中央处理器外，还有16k字的SRAM做为数据存储器；有两个同步串口BSP和TSP，BSP用来连接A/D转换芯片，TSP的管脚TCLKR和TCLKX用来做两根输入口线，分别读入霍尔元件和充电电源的状态。
A0～A15为地址总线，D0～D15为数据总线，JTAG Port为仿真口，Ser.Sync.Port为同步串口BSP。
晶振X101、电容C125、C126接至X1、X2/CLKIN与芯片内部电路组成时钟发生器；R101、C105接至RS组成复位电路。
IS为I/O操作选通线；R/W为读写方向线；READY为数据就绪输入线，这里未用，接高电平；MSTRB为存储器有效线；IOSTRB为I/O有效线；HOLD为保持输入线，这单未用，接高电平；CLKMD1～3为时钟发生器模式选择，这里全部接高电平，是内部电路和除2模式；CLKOUT为时钟输出线；MP/MC为微处理器/微计算机模式选择，这里接高电平，是微处理器模式；CNT为I/O电平选择，这里接高电平，适于3V电源下CMOS兼容电平；NMI为不可屏蔽中断，这里未用，接高电平；四个外中断源INTO0～3分别响应异步串口中断、霍尔元件中断、开关键中断和充电电源中断；BIO为输入口，用于读入异步串口电平；XF为输出口，用于异步串口电平转换芯片MAX3222的开关控制；DVDD为芯片I/O电源，CVDD为芯片核电源，VSS接地。
U101为FLASH存储器，用来存放程序。其数据线D0～D15和地址线A0～A15直接与U103的数据总线D0～D15和地址总线A0～A15连接；写有效线WE与U103的读写线R/W连接，在这里因为U101是只读程序存储器，写有效线WE可以接高电平，但为了便于用SRAM代替FLASH进行程序调试和将来改型后对FLASH进行写入操作，所以采用此接法；选通线CE和输出有效线0E接U103的MSTRB，这里并未将PS有效做为读取FLASH的条件，所以在读取程序存储器和片外数据存储器都会读取FLASH，这是因为C54X的C编译器将常量(const)的操作放在了数据区，通过连接命令文件可以将常量代码定位在程序区，但所有读取常量指令均为读数据区指令，修改很烦琐，所以通过这种方法将片外的数据存储器映射到程序空间，在连接命令文件中将常量代码定位在高于片内数据存储区地址的程序区地址，从而实现对常量代码的方便读取。
U105(74HC573，8D锁存器)、U107B(74HC02，二输入或非门)、U106A(74HC20，四输入与非门)组成一个扩展8位输入口，用于键盘输入。U105使能端C接高电平。地址总线A2和I/O有效线IOSTRB相或非再取非后接U105的输出允许端0C，这样只有在A2和IOSTRB都为低时才选中U105。
U104(74HC573，8D锁存器)、U107B(74HC02，二输入或非门)组成一个扩展8位输出口，ANI01为测量电路输入控制，ANI02为测量电路量程切换控制，ANI03、ANI04、ANI05为电机速度控制，PWCA为模拟电路开关控制，EL为液晶背光电路开关控制，TDX为异步串口数据输出。U104输出允许端0C接低电平。地址总线A3和I/O有效线IOSTRB相或非后接U104的使能端C，这样只有在A2和IOSTRB都为低时才选中U104。
在本电路中，由于外设数量少，所以未使用译码器芯片，而是每个外设均使用一根地址线，液品模块U102使用A0和A1，扩展键盘输入口U105使用A2，扩展输出口104使用A3。

Claims (10)

1、一种手持式粗糙度仪，其特征在于：
包括：
一壳体，用来容纳仪器的各种元器件；
一驱动机构，设置在壳体的底部；
一传感器，与驱动机构连接，使用时放在工件表面上，由驱动机构带动，沿被测表面等速滑行，工件表面的粗糙度引起传感器触针产生位移，使传感器电感线圈的电感量发生变化，在相敏整流器的输出端产生与被测表面粗糙度成比例的模拟信号；
以及，
一主机，设置在壳体的内部，传感器传送来的信号在这里经过放大及处理后，将测量结果在液晶显示器上显示出。
2、如权利要求1所述的一种手持式粗糙度仪，其特征在于：还包括一标准样板，校准和初始化粗糙度仪的各种参数。
3、如权利要求1所述的一种手持式粗糙度仪，其特征在于：壳体的表面有操作按键。
4、如权利要求1所述的一种手持式粗糙度仪，其特征在于：操作菜单为中文菜单。
5、如权利要求1所述的一种手持式粗糙度仪，其特征在于：所述的主机采用DSP芯片进行控制和数据处理。
6、如权利要求1所述的一种手持式粗糙度仪，其特征在于：所述的主机内置锂离子充电电池及充电控制电路。
7、如权利要求1所述的一种手持式粗糙度仪，其特征在于：所述的主机还配有一电源适配器，作为主机电池充电电源。
8、如权利要求1所述的一种手持式粗糙度仪，其特征在于：所述的主机还配有一RS通讯电缆，一段与主机RS232接口连接，一段与PC机连接，将需要处理的参数和数据由主机传送给PC机进行处理。
9、如权利要求1所述的一种手持式粗糙度仪，其特征在于：所述的传感器信号线通过壳体底部的连接套与主机连接。
10、如权利要求1所述的一种手持式粗糙度仪，其特征在于：所述的传感器还配有一传感器护套，套在传感器导头外面，保护传感器导头。
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