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1測控系統原理與硬件配置

1.1測控原理

滾動直線導軌副作為機床的重要功能部件，能夠承受寬范圍載荷，并能承載多個方向上力及力矩的作用，力及力矩對于滾動直線導軌副運動影響會呈現不同的運動特點，其誤差范圍直接決定直線導軌副的定位精度和精度保持性。設計時只能允許滑塊沿導軌的軸向方向運動，但是由于制造誤差、安裝誤差、預加載荷等因素的影響，使其承受上下、左右方向的力，以及顛簸力矩、擺動力矩和搖動力矩，則運動精度應該從六個自由度上進行判定。根據山東博特精工股份有限公司對產品運動精度性能測量要求，僅檢測導軌副垂直方向直線度誤差和水平方向直線度誤差，也就是滑塊的頂面對導軌基準地面的平行度S1和與導軌基準側面同側的滑塊側面對導軌基準側面的平行度S2，整個測控系統的工作原理：當測試試驗臺安裝上被測量導軌后，工控機通過運動控制卡控制直線電機滑臺在高速靜音導軌上運動，滑臺上聯接板通過稱重傳感器與兩滑塊相連，被測量滑塊的頂面和側面安裝兩個電感測頭，滑塊在被測導軌上運動時電感雙測量頭測量滑塊相對于導軌基準的偏移量。直線電機滑臺的運動位置通過計數卡記錄光柵尺脈沖信號個數來確定，每行走一定距離或一段時間間隔，根據計數卡設置的中斷基數中斷采集滑塊兩測量面的運動精度并通過串口將測量數據傳遞到工控機，實現運動精度在線檢測,按照導軌精度保持性評價標準檢測導軌滑塊在兩個方向運動精度。

1.2系統硬件配置

高速滾動直線導軌副測控試驗臺運動控制系統主要是完成模擬工況下運動精度的測量，根據試驗要求和功能目標的需要，應該選擇合適的運動控制器及測量傳感器。

2測量軟件設計

2.1運動控制構成

基于運動控制卡開發界面化集成高的運動控制系統，控制系統的軟件應用VB來實現，運動控制系統實現的具體功能如圖3所示。該控制軟件系統主要由位置反饋、參數設置、控制方式的選擇三個主要部分組成。位置反饋模塊主要記錄直線電機滑臺的歷史運行數據；參數設置模塊是在試驗臺運行前設置試驗控制參數，使得滑臺按照規定功能和設定路線往復運動；控制方式模塊是軟件控制的輸入端，是軟件控制系統的核心模塊。該運動控制軟件顯示了直線電機滑臺的運行里程、運行時間以及運行次數，記錄直線電機滑臺當前的位置和速度等重要參數，為滾動直線導軌副運動精度測試提供運行參數依據。

2.2人機交互界面設計

運動精度的測量軟件是保證精度測量關鍵，主界面是由工件參數設置、測量參數設置、測量界面、歷史查看、打印報表等部分組成。測量界面主要有兩個數據通道，分別記錄導軌副滑塊頂面中心對導軌基準底面的直線度和與導軌基準側面同側的滑塊側面對導軌基準側面的直線度，能夠同時進行測量結果的曲線繪制、數據保存。測量界面上有個調零按鈕，它的作用是利用軟件調整電感測頭參數以適應運動精度測量的要求。當測量導軌運動精度時，需要通過調零按鈕調整電感顯示儀使其雙通道顯示為零，然后開始運動精度的測量。該運動精度測量軟件可以實現運動精度的定時采集和位置采集，定時采集通過VB軟件內部定時器每隔相同的時間段采集一次數據，但由于工作臺在不同時間間隔移動的速度并不完全相同，因此此種采集方式并不能實現直線滑臺的精確定位。位置采集是借助PCI—1784計數卡來完成，解決了信號采集的定位誤差。為分析運動精度測量結果，對運動精度的測量結果進行曲線擬合，選用“誤差的平方和最小”的計算方法衡量試驗數據，這樣的函數逼近試驗數據的方式符合實際要求，同時函數模型比較清晰。測量軟件的設計中采用了最小二乘法對檢測結果進行后處理，最小二乘法直線擬合實驗結果求得滾動直線導軌副的直線度誤差，對于直線度誤差的評定更加直觀，提高檢測效率。

3結束語

本文主要設計了滾動直線導軌副運動精度測量系統，利用VisualBasic6.0開發了試驗臺運動精度測試系統軟件，很好的完成滾動直線導軌副運動精度的測量任務。該測控試驗臺已在企業投入應用，設計合理，運行可靠，很好的為直線導軌副的精度檢測提供測試平臺。

作者:姜洪奎趙佳佳宋現春宋義順王璐單位:山東建筑大學濟南二機床集團有限公司