激光平面度仪随动系统的设计（说明书+CAD图纸)
摘要
激光平面度仪是以一个在空间自动安平的激光面作为测量点的统一基准，即用于实际测量的一个“过度基准平面”，通过在被测平面上运行的以二象限光电池为传感器的随动系统自动跟踪激光过渡基准平面的过程，测得被测平面上各点平面度误差的原始数据，然后输入计算机通过程序求得被测平面的平面度误差。
而传统测量大平面采用标准直线法，即选取平面上的一点作为测量的起始点，以过该点的水平线（或光线）作为基准，测量其他点相对水平线（或光线）的空间位置，经过积累和换算获得被测平面平面度误差原始数据。由于每次测量基准点均要变换和累计、误差大且很繁琐。
该设计思路新颖，测量精确度高，速度快，测量结果直观。由传统的直线法测量大平面改为点接触式测量，是大平面平面度等参数测量的换代产品。
关键词：二象限光电池；随动系统；平面度误差
第一章 绪论
表面粗糙度仪的工作原理表面质量的特性是零件最重要的特性之一，在计量科学中表面质量的检测具有重要的地位。最早人们是用标准样件或样块，通过肉眼观察或用手触摸，对表面粗糙度做出定性的综合评定。1929年德国的施马尔茨(g.schmalz)首先对表面微观不平度的深度进行了定量测量。1936年美国的艾卜特(e.j.abbott)研制成功第一台车间用的测量表面粗糙度的轮廓仪。1940年英国taylor-hobson公司研制成功表面粗糙度测量仪 “泰吕塞夫(talysurf)”。以后，各国又相继研制出多种测量表面粗糙度的仪器。目前，测量表面粗糙度常用的方法有：比较法、光切法、干涉法、针描 法和印模法等，而测量迅速方便、测值精度较高、应用最为广泛的就是采用针描法原理的表面粗糙度测量仪。
本设计将传统的设计对方案进行改进。 传统表面粗糙度测量仪的工作原理，针描法针描法又称触针法。当触针直接在工件被测表面上轻轻划过时，由于被测表面轮廓峰谷起伏，触针将在垂直于被测轮廓表面方向上产生上下移动，把这种移通 过电子装置把信号加以放大，然后通过指零表或其它输出装置将有关粗糙度的数据或图形输出来。 仪器的工作原理采用针描法原理的表面粗糙度测量仪由传感器、驱动器、指零表、记录器和工作台等主要部件组成。电感传感器是轮廓仪的主要部件之一，在传感器测杆的一端装有金刚石触针，触针尖端曲率半径r很小，测量时将触针搭在工件上，与被测表面垂直接触，利用驱动器以一定的速度拖动传感 器。由于被测表面轮廓峰谷起伏，触状在被测表面滑行时，将产生上下移动。此运动经支点使磁芯同步地上下运动，从而使包围在磁芯外面的两个差动电感线圈的电 感量发生变化。传感器的线圈与测量线路是直接接入平衡电桥的，线圈电感量的变化使电桥失去平衡，于是就输出一个和触针上下的 位移量成正比的信号，经电子装置将这一微弱电量的变化放大、相敏检波后，获得能表示触针位移量大小和方向的信号。此后，将信号分成三路：一路加到指零表 上，以表示触针的位置，一路输至直流功率放大器，放大后推动记录器进行记录；另一路经滤波和平均表放大器放大之后，进入积分计算器，进行积分计算，即可由 指示表直接读出表面粗糙度ra值。
目 录
第一章 绪论 …………………………………………………………………………1
第二章 减速系统和探头的设计 ……………………………………………………2
2.1减速器的设计 …………………………………………………………………2
2.2探头伸缩结构的设计 …………………………………………………………4
第三章 步进电机单片机控制系统设计……………………………………………7
3.1单片机控制系统总体方案的设计 ……………………………………………7
3.1.1单片机系统硬件设计 …………………………………………………8
3.1.2单片机控制系统的软件设计…………………………………………10
3.1.3单片机控制系统的调试………………………………………………11
3.2步进电机的选择………………………………………………………………12
3.2.1感应子式步进电机工作原理…………………………………………12
3.2.2驱动控制系统组成……………………………………………………15
3.2.3步进电机的型号选择…………………………………………………16
3.3单片机控制步进电机原理……………………………………………………20
3.3.1 单片机驱动工作台上步进电机设计…………………………………21
3.3.2 单片机驱动丝杠上步进电机设计……………………………………25
第四章 二象限光电池传感器系统的设计 ………………………………………33
4.1二象限光电池传感器系统概述………………………………………………33
4.2温度漂移引起的测量误差及措施……………………………………………34
4.3系统工作过程说明……………………………………………………………36
结语 …………………………………………………………………………………38
参考文献 ……………………………………………………………………………39
翻译部分
英文原文………………………………………………………………………40
中文译文………………………………………………………………………50
致谢 …………………………………………………………………………………60
参考文献
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