專利名稱：形位誤差數據采集、處理方法及系統的制作方法
形位誤差數據采集處理方法及系統屬于一種機械另件形位誤差測量領域。
現有的現場形位誤差測試儀有偏擺檢查儀、水平儀和光學自準直儀等多種類型。它們無法同時測量回轉體和平直表面的形位誤差，在進行圓柱度測量時無法分離導軌誤差帶來的影響。精度不高，一般人工讀數，不能實現測量數據的自動或半自動采集，更不能用計算機實現數據的自動處理和誤差評定。形位誤差便攜機數據處理系統可以處理回轉體也能處理平直表面的形位誤差，但只能人工鍵入數據。無法進行形位誤差數據半自動采集，電子水平儀微機檢測系統雖然實現了半自動數據采集及用便攜機數據處理，但其測量軟件未固化，不能實現按菜單選用項目，而且只能測平面度而不能測回轉體形位誤差。
本發明的目的在于提供一種既能測回轉體又可測平直表面的測量精度高，可半自動地采集測量數據且能按測量項目快速選用菜單進行數據自動處理和誤差評定的形位誤差數據采集處理方法及其系統。
為了實現上述發明目的，本發明提出的形位誤差數據采集、處理方法的特征在于它按以下述步驟進行(1)、把各項形位誤差測量和評定方法的軟件固化在模塊內，一起插入相應插座且占用同一個地址段;
(2)、通過人機對話方式輸入待測零件的形位誤差測量項目編號;
(3)、操作系統把相應編號的固化模塊中的信息調入中央處理器;
(4)、操作系統把固化模塊中的測量和評定方法的程序調入內存相應的運行區;
(5)、輸入反映待測形位誤差項目的測量、采集與處理要求的原始數據及其操作方式;
(6)、判別被測另件是否需要進行回轉軸線與導軌平行度的誤差分離，如果需要則應轉入運行分離導軌誤差的子程序;
(7)、用半自動采集或人機對話方式輸入測量數據;
(8)、運行形位誤差測量軟件的數據處理主程序并給出評定結果即誤差值。
其中，導軌誤差分離子程序按以下步驟進行。請見
圖1(1)、用兩點法則定各截面的直徑偏差△di，△di＝ARi+BRi;
(2)、測定素線A、B在各截面所測直徑處的跳動值Ai，Bi，其中，Ai＝ARi+DPi，Bi＝BRi+DPi;
(3)、算出各截面所測直徑的中心點Oi至回轉體軸線的偏距Ei，Ei＝(Ai-Bi)/2;
(4)、算出各截面各測點對回轉體軸線的平行度誤差值ARi及BRi，其中i是所測截面數，ARi＝△di/2+Ei;BRi＝△di/2-Ei;
(5)、算出導軌在各測量截面處對回轉體軸線的平行度誤差值DPi，其中DPi＝Ai-ARi;
(6)、測出圓柱度、素線直線度、素線平行度數據Rij，其中，j是在每個截面上布置的測點數;
(7)、算出修正導軌平行度誤差后的圓柱度、素線直線度、素線平行度數據R′ij，其中R′ij＝Rij-DPi。
為了實現上述發明目的，本發明提出的形位誤差數據采集和處理系統的特征在于它主要包含數據采集電路、程序快速調用電路、固化了的軟件模塊(簡稱固化模塊)和微處理器。其中，數據采集電路由適用于配接自準直儀和多功能形位誤差測量儀的電感測微儀接口和適用于配接電子水平儀的電子水平儀接口構成，這些接口電路也可稱為適配器，各個接口電路都通過輸入緩沖器與微處理器輸入端相連，程序快速調用電路包括與微處理器輸出端相連的調用序號鎖存器，與該鎖存器輸出端相連的模塊調用譯碼器，分別與該譯碼器輸出端相連的是各種固化了形位誤差測量軟件的固化模塊。
實踐證明由于在本系統中加入了可以與各類形位誤差測量儀輸出端相連的適配器實現了形位誤差數據的半自動采集;在測定圓柱度時由于加入了導軌誤差分離子程序以及自準直儀可以使用電感測微儀的高精度測量檔從而大大提高了測量精度;由于采用了固化模塊和菜單式快速調用電路，快速地實現了形位誤差的數據處理和誤差評定。
為了在下面結合實施例對本發明作更詳盡的描述，現把本申請文件所使用的附圖編號及名稱簡介如下圖1、導軌誤差分離用的示意圖。其中，A、B是素線，C是測量儀表，D是導軌，O是回轉軸線，F、G是頂尖。
圖2、形位誤差數據采集和處理系統原理框圖。
圖3、行為誤差測量軟件主程序流程圖。
圖4、導軌誤差分離程序流程圖。
實施例請見圖1。1是CPU微處理器，采用80C88;2是電子水平儀接口;3是電感測微儀接口;4是信號采集電路，都是電阻式分壓電路;5和6是輸入緩沖器，它們是一種緩沖寄存器;7是調用序號鎖存器，8是模塊調用譯碼器;9是A/D模/數轉換器;10是LED譯碼驅動器;11是LED顯示;12是RAM;13是擴充RAM板;14是I/O接口;15是擴充I/O接口;16是打印機;17是LED顯示;18是鍵盤;19～32是固化模塊，19～25分別是考機、標定，圓度，圓柱度，直線度，平面度，線間平行及垂直度，以及面間平行和垂直度模塊，26～28是空間直線度模塊，29～31是同軸度模塊，32是用戶自己用的空白模塊，33是手動按鈕，34～39是電阻。
下面以圓柱度測量為例結合程序流程圖對本方法作詳盡的描述。
請見圓柱度形位誤差測量軟件主程序流程圖。其中，導引程序的目的是通過人機對話以輸入待測的形位誤差軟件模塊的編號。
流程圖中所述的評定方法將因形位誤差測量項目而異，請見下表
在下一步操作中，重評是指先用鍵盤輸入并打出新的評定方法編號后再按原有測量數據重新評定。重測是指在用鍵盤改變參數和評定方法編號、改變測量數據輸入方式及改變打印格式后重新測定。
如果是圓柱度、圓柱體素線直線度或素線間平行度測量項目，則應在判定后轉入導軌誤差分離子程序運行。
下面結合圖1以圓柱度形狀誤差(也可用于素線直線度的形狀誤差和素線間的平行度的位置誤差)的測量為例對本方法的實現作概要說明。開機后，用人機對話方式調入導引程序，鍵入待測項目的編號，它是根據需要從符號為19～32共十四個固化模塊中選取的。CPU向7發出切換指令并通過8把相應編號的固化模塊接入主機的RAM。接著，CPU發出調入指令，把相應編號的模塊中的程序調入內存的運行區以準備執行相應的形位誤差測量主程序。操作者可用人機對話方式根據屏幕顯示鍵入所設計的原始數據及相應的操作方式。同時應鍵入被測零件的編號。操作系統根據鍵入的數據輸入方式來判別是聯機采入還是人工鍵入測量數據。若采用聯機采入方式，CPU就發出數據采集指令，使數據采集電路的輸出能通過輸入緩沖器進入CPU的運行區。數據采集電路的輸入來自多功能形位誤差測量儀，或自準直儀，或電子水平儀，操作者按下手動按鈕33即可輸入與多功能形位誤差測量儀或自準直儀或電子水平儀的精度相匹配的測量數據。接著，操作系統根據主程序的操作指令來判別是否是圓柱度形位誤差測量。如果是，則運行導軌誤差分離子程序，算出分離出的導軌誤差并存入內存運行區后再繼續執行主程序，本例是這樣進行的。否則，就要直接往下執行主程序。此時操作者還可通過人機對話方式修改測量數據。CPU接著運行圓柱度形位誤差數據處理主程序，運行結束就根據需要打印出評定結果，有簡表、全表及只打印評定結果三種形式，同時繪出圖形。接著操作者可用人機對話方式鍵入下一步操作的編號，下一步操作共有重打、測下一個零件、重評、修改部分測量數據后重算、改變各種參數后重測、改換測量項目、暫停及暫停后恢復以及退出并結束測量共八項。CPU可根據不同的下一步操作的內容去全部或部分地執行主程序。
使用證明由于采用了適配器，它既可測回轉體的形位誤差，也可測平直表面的形位誤差;由于使用了電感測微儀的高精度測量檔(±3μm，±10μm，±30μm等)及導軌誤差分離子程序，提高了測量精度;如果采用更高精度頂尖，則各項測量項目的精度都可再進一步大大提高;適配器的接口電路又實現了數據的半自動采集，提高了儀器自動化水平。在軟件設計中采用了固化了的程序模塊及菜單式的快速調用(通過硬件中的序號鎖存器及模塊調用譯碼器)以及其他程序設計上的改進才有可能在普通便攜機上實現快速評定。總之，它實現了多功能、高精度、高速度、數據的半自動采集及便攜機化的予期目的。
權利要求
1.一種形位誤差數據采集和處理的方法，一般由數據的采集、輸入、處理、評定和輸出各步驟構成，本發明的特征在于，它按下述步驟進行(1)、把各項形位誤差的測量和評定方法的軟件固化在模塊內，一起插入相應插座并占用同一個地址段；(2)、通過人機對話方式輸入待測零件的形位誤差測量項目編號；(3)、操作系統把相應編號的固化模塊中的信息調入中央處理器；(4)、操作系統把固化模塊中的測量和評定方法程序調入內存相應的的運行區；(5)、輸入反映待測形位誤差項目的測量、采集以及處理要求的原始數據及其操作方式；(6)、判別被測零件是否需要進行導軌對回轉軸線平行度的誤差分離，如果需要則應轉入運行分離導軌誤差的子程序；(7)、用半自動采集或人機對話方式輸入測量數據；(8)、運行形位誤差測量軟件的數據處理主程序并給出評定結果；(9)、用人機對話方式輸入下一步操作的編號。
2.根據權利要求1所述的形位誤差數據采集和處理的方法，其特征在于，所述的導軌誤差分離子程序按以下方法進行(1)、用兩點法測定各截面的直徑偏差△di、△di＝ARi+BRi。(2)、測定素線A、B在各截面所測直徑處的跳動值Ai、Bi。其中Ai＝ARi+DPi，Bi＝BRi+DPi;(3)、算出各截面所測直徑的中心點Oi至回轉體軸線的偏距Ei，Ei＝(Ai-Bi)/2;(4)、算出素線各截面各測點對回轉體軸線的平行度誤差值ARi及BRi，其中ARi＝△di/2+Ei，BRi＝△di/2-Ei;(5)、計算出導軌在各測量截面處對回轉軸線的平行度誤差值DPi，其中DPi＝Ai-ARi;(6)、測出圓柱度、素線直線度、素線平行度數據Rij;(7)、算出修正導軌平行度誤差后的圓柱度、素線直線度、素線平行度數據R′ij，其中R′ij＝Rij-DPi。其中，i是所測截面數，j是在每個截面上布置的測點數。
3.根據權利要求1所述的形位誤差數據采集和處理的方法，其特征在于，所述的形位誤差測量和評定方法軟件涉及圓度、圓柱度、直線度、空間線直線度、平面度、線間平行度、面間平行度、線間垂直度、面間垂直度和同軸度的測量和評定方法。
4.根據權利要求1所述的形位誤差數據采集和處理方法，其特征在于，所述的下一步操作為重打、測下一件、重評、修改部分測量數據后重算、改變各種參數后重測、改換測量項目、暫停及暫停后恢復以及退出，結束操作。
5.一種形位誤差數據采集和處理系統，包括數據采集電路和微處理器，本發明的特征在于，它主要包含數據采集電路、程序快速調用電路，固化模塊和微處理器，數據采集電路由適用于配接自準直儀和多功能形位誤差測量儀的電感測微儀接口和適用于配接電子水平儀的電子水平儀接口配接構成，各個接口電路都通過輸入緩沖器與微處理器輸入端相連，程序快速調用電路包括與微處理器輸出端相連的調用序號鎖存器、與該鎖存器輸出端相連的模塊調用譯碼器，分別與該譯碼器輸出端相連的是各種固化了形位誤差測量軟件的固化模塊。
6.根據權利要求5所述的形位誤差數據采集和處理系統，其特征在于，所述的固化了的軟件模塊有同軸度模塊及空間直線度模塊各三個，線間平行和垂直度模塊、面間平行和垂直度模塊，平面度模塊、直線度模塊、圓柱度模塊、圓度模塊和考機、標定模塊及用戶用的空白模塊各一個。
全文摘要
形位誤差數據采集、處理方法及其系統屬于機械零件形狀和位置誤差測量領域。其特征是它采用了可實現各類形位誤差測量的軟件模塊；采用了快速調用電路以實現菜單式的程序快速調用；采用了導軌誤差分離程序；在數據采集電路中使用了帶有各類接口電路，其中包括電感測微儀接口電路的適配器以及采用了便攜式的微處理器芯片，從而實現了機械零件形位誤差測量的多功能、高速度、高精度、數據的半自動采集及便攜機化。
文檔編號G01B7/02GK1078044SQ9210277
公開日1993年11月3日 申請日期1992年4月23日 優先權日1992年4月23日
發明者袁繼信, 卓興仁, 王永波, 吳喜文, 林美玢, 史淑熙 申請人:北京工業大學