數(shù)字伺服聚焦表面輪廓儀的研制.pdf

1、接觸式測量由于接觸力的存在，容易損壞工件表面和磨損測頭，應用有一定局限，而非接觸測量不存在接觸力，對被測工件表面無任何劃傷，所以非接觸測量儀器得到了迅速發(fā)展。在基于各種探測原理的非接觸輪廓測量儀中，聚焦探測式儀器以其垂直和水平方向測量范圍較大，動態(tài)比率較高，在工程表面測量中占有重要地位。 我國的工業(yè)生產(chǎn)和科學研究為了測量表面形貌，對非接觸輪廓測量儀有比較大的需求，但是國內(nèi)沒有成熟的產(chǎn)品，而國外儀器價格又比較昂貴，所以研究數(shù)字伺服

2、聚焦非接觸輪廓儀,解決這一矛盾，意義非常重大。 本文的主要研究內(nèi)容和工作如下： 在改進傅科刀口法的基礎(chǔ)上，設(shè)計了儀器的光路系統(tǒng)，分析了聚焦信號的數(shù)學模型，從本質(zhì)上揭示了儀器的成像規(guī)律及特征。 設(shè)計了信號調(diào)理和數(shù)據(jù)采集板卡，從數(shù)據(jù)通訊的角度，詳細分析了測量過程中外部設(shè)備與計算機的數(shù)據(jù)通訊，并具體介紹了與測量相關(guān)的信號處理電路。 在硬件的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種高效率的試探法和二分法結(jié)合的找焦的軟件實現(xiàn)方法，使得計

3、算機能夠數(shù)字伺服驅(qū)動音圈電機聚焦，與傳統(tǒng)的模擬伺服相比，提高了伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時縮短了找焦的時間，提高了儀器的工作效率。 設(shè)計了閉環(huán)控制的共基面精密工作臺，滿足了儀器采樣走步的高精度；音圈電機作為儀器聚焦伺服系統(tǒng)反饋環(huán)節(jié)的執(zhí)行機構(gòu)，采用整體線切割的結(jié)構(gòu)方式，具有良好的動態(tài)和靜態(tài)特性。 將虛擬儀器技術(shù)引入到非接觸輪廓測量儀中，以C++builder作為虛擬儀器軟件開發(fā)平臺，設(shè)計了功能完整而強大的用戶程序。人機交流的友好