专利名称：形位误差数据采集、处理方法及系统的制作方法
形位误差数据采集处理方法及系统属于一种机械另件形位误差测量领域。
现有的现场形位误差测试仪有偏摆检查仪、水平仪和光学自准直仪等多种类型。它们无法同时测量回转体和平直表面的形位误差，在进行圆柱度测量时无法分离导轨误差带来的影响。精度不高，一般人工读数，不能实现测量数据的自动或半自动采集，更不能用计算机实现数据的自动处理和误差评定。形位误差便携机数据处理系统可以处理回转体也能处理平直表面的形位误差，但只能人工键入数据。无法进行形位误差数据半自动采集，电子水平仪微机检测系统虽然实现了半自动数据采集及用便携机数据处理，但其测量软件未固化，不能实现按菜单选用项目，而且只能测平面度而不能测回转体形位误差。
本发明的目的在于提供一种既能测回转体又可测平直表面的测量精度高，可半自动地采集测量数据且能按测量项目快速选用菜单进行数据自动处理和误差评定的形位误差数据采集处理方法及其系统。
为了实现上述发明目的，本发明提出的形位误差数据采集、处理方法的特征在于它按以下述步骤进行(1)、把各项形位误差测量和评定方法的软件固化在模块内，一起插入相应插座且占用同一个地址段;
(2)、通过人机对话方式输入待测零件的形位误差测量项目编号;
(3)、操作系统把相应编号的固化模块中的信息调入中央处理器;
(4)、操作系统把固化模块中的测量和评定方法的程序调入内存相应的运行区;
(5)、输入反映待测形位误差项目的测量、采集与处理要求的原始数据及其操作方式;
(6)、判别被测另件是否需要进行回转轴线与导轨平行度的误差分离，如果需要则应转入运行分离导轨误差的子程序;
(7)、用半自动采集或人机对话方式输入测量数据;
(8)、运行形位误差测量软件的数据处理主程序并给出评定结果即误差值。
其中，导轨误差分离子程序按以下步骤进行。请见
图1(1)、用两点法则定各截面的直径偏差△di，△di＝ARi+BRi;
(2)、测定素线A、B在各截面所测直径处的跳动值Ai，Bi，其中，Ai＝ARi+DPi，Bi＝BRi+DPi;
(3)、算出各截面所测直径的中心点Oi至回转体轴线的偏距Ei，Ei＝(Ai-Bi)/2;
(4)、算出各截面各测点对回转体轴线的平行度误差值ARi及BRi，其中i是所测截面数，ARi＝△di/2+Ei;BRi＝△di/2-Ei;
(5)、算出导轨在各测量截面处对回转体轴线的平行度误差值DPi，其中DPi＝Ai-ARi;
(6)、测出圆柱度、素线直线度、素线平行度数据Rij，其中，j是在每个截面上布置的测点数;
(7)、算出修正导轨平行度误差后的圆柱度、素线直线度、素线平行度数据R′ij，其中R′ij＝Rij-DPi。
为了实现上述发明目的，本发明提出的形位误差数据采集和处理系统的特征在于它主要包含数据采集电路、程序快速调用电路、固化了的软件模块(简称固化模块)和微处理器。其中，数据采集电路由适用于配接自准直仪和多功能形位误差测量仪的电感测微仪接口和适用于配接电子水平仪的电子水平仪接口构成，这些接口电路也可称为适配器，各个接口电路都通过输入缓冲器与微处理器输入端相连，程序快速调用电路包括与微处理器输出端相连的调用序号锁存器，与该锁存器输出端相连的模块调用译码器，分别与该译码器输出端相连的是各种固化了形位误差测量软件的固化模块。
实践证明由于在本系统中加入了可以与各类形位误差测量仪输出端相连的适配器实现了形位误差数据的半自动采集;在测定圆柱度时由于加入了导轨误差分离子程序以及自准直仪可以使用电感测微仪的高精度测量档从而大大提高了测量精度;由于采用了固化模块和菜单式快速调用电路，快速地实现了形位误差的数据处理和误差评定。
为了在下面结合实施例对本发明作更详尽的描述，现把本申请文件所使用的附图编号及名称简介如下图1、导轨误差分离用的示意图。其中，A、B是素线，C是测量仪表，D是导轨，O是回转轴线，F、G是顶尖。
图2、形位误差数据采集和处理系统原理框图。
图3、行为误差测量软件主程序流程图。
图4、导轨误差分离程序流程图。
实施例请见图1。1是CPU微处理器，采用80C88;2是电子水平仪接口;3是电感测微仪接口;4是信号采集电路，都是电阻式分压电路;5和6是输入缓冲器，它们是一种缓冲寄存器;7是调用序号锁存器，8是模块调用译码器;9是A/D模/数转换器;10是LED译码驱动器;11是LED显示;12是RAM;13是扩充RAM板;14是I/O接口;15是扩充I/O接口;16是打印机;17是LED显示;18是键盘;19～32是固化模块，19～25分别是考机、标定，圆度，圆柱度，直线度，平面度，线间平行及垂直度，以及面间平行和垂直度模块，26～28是空间直线度模块，29～31是同轴度模块，32是用户自己用的空白模块，33是手动按钮，34～39是电阻。
下面以圆柱度测量为例结合程序流程图对本方法作详尽的描述。
请见圆柱度形位误差测量软件主程序流程图。其中，导引程序的目的是通过人机对话以输入待测的形位误差软件模块的编号。
流程图中所述的评定方法将因形位误差测量项目而异，请见下表
在下一步操作中，重评是指先用键盘输入并打出新的评定方法编号后再按原有测量数据重新评定。重测是指在用键盘改变参数和评定方法编号、改变测量数据输入方式及改变打印格式后重新测定。
如果是圆柱度、圆柱体素线直线度或素线间平行度测量项目，则应在判定后转入导轨误差分离子程序运行。
下面结合图1以圆柱度形状误差(也可用于素线直线度的形状误差和素线间的平行度的位置误差)的测量为例对本方法的实现作概要说明。开机后，用人机对话方式调入导引程序，键入待测项目的编号，它是根据需要从符号为19～32共十四个固化模块中选取的。CPU向7发出切换指令并通过8把相应编号的固化模块接入主机的RAM。接着，CPU发出调入指令，把相应编号的模块中的程序调入内存的运行区以准备执行相应的形位误差测量主程序。操作者可用人机对话方式根据屏幕显示键入所设计的原始数据及相应的操作方式。同时应键入被测零件的编号。操作系统根据键入的数据输入方式来判别是联机采入还是人工键入测量数据。若采用联机采入方式，CPU就发出数据采集指令，使数据采集电路的输出能通过输入缓冲器进入CPU的运行区。数据采集电路的输入来自多功能形位误差测量仪，或自准直仪，或电子水平仪，操作者按下手动按钮33即可输入与多功能形位误差测量仪或自准直仪或电子水平仪的精度相匹配的测量数据。接着，操作系统根据主程序的操作指令来判别是否是圆柱度形位误差测量。如果是，则运行导轨误差分离子程序，算出分离出的导轨误差并存入内存运行区后再继续执行主程序，本例是这样进行的。否则，就要直接往下执行主程序。此时操作者还可通过人机对话方式修改测量数据。CPU接着运行圆柱度形位误差数据处理主程序，运行结束就根据需要打印出评定结果，有简表、全表及只打印评定结果三种形式，同时绘出图形。接着操作者可用人机对话方式键入下一步操作的编号，下一步操作共有重打、测下一个零件、重评、修改部分测量数据后重算、改变各种参数后重测、改换测量项目、暂停及暂停后恢复以及退出并结束测量共八项。CPU可根据不同的下一步操作的内容去全部或部分地执行主程序。
使用证明由于采用了适配器，它既可测回转体的形位误差，也可测平直表面的形位误差;由于使用了电感测微仪的高精度测量档(±3μm，±10μm，±30μm等)及导轨误差分离子程序，提高了测量精度;如果采用更高精度顶尖，则各项测量项目的精度都可再进一步大大提高;适配器的接口电路又实现了数据的半自动采集，提高了仪器自动化水平。在软件设计中采用了固化了的程序模块及菜单式的快速调用(通过硬件中的序号锁存器及模块调用译码器)以及其他程序设计上的改进才有可能在普通便携机上实现快速评定。总之，它实现了多功能、高精度、高速度、数据的半自动采集及便携机化的予期目的。
权利要求
1.一种形位误差数据采集和处理的方法，一般由数据的采集、输入、处理、评定和输出各步骤构成，本发明的特征在于，它按下述步骤进行(1)、把各项形位误差的测量和评定方法的软件固化在模块内，一起插入相应插座并占用同一个地址段；(2)、通过人机对话方式输入待测零件的形位误差测量项目编号；(3)、操作系统把相应编号的固化模块中的信息调入中央处理器；(4)、操作系统把固化模块中的测量和评定方法程序调入内存相应的的运行区；(5)、输入反映待测形位误差项目的测量、采集以及处理要求的原始数据及其操作方式；(6)、判别被测零件是否需要进行导轨对回转轴线平行度的误差分离，如果需要则应转入运行分离导轨误差的子程序；(7)、用半自动采集或人机对话方式输入测量数据；(8)、运行形位误差测量软件的数据处理主程序并给出评定结果；(9)、用人机对话方式输入下一步操作的编号。
2.根据权利要求1所述的形位误差数据采集和处理的方法，其特征在于，所述的导轨误差分离子程序按以下方法进行(1)、用两点法测定各截面的直径偏差△di、△di＝ARi+BRi。(2)、测定素线A、B在各截面所测直径处的跳动值Ai、Bi。其中Ai＝ARi+DPi，Bi＝BRi+DPi;(3)、算出各截面所测直径的中心点Oi至回转体轴线的偏距Ei，Ei＝(Ai-Bi)/2;(4)、算出素线各截面各测点对回转体轴线的平行度误差值ARi及BRi，其中ARi＝△di/2+Ei，BRi＝△di/2-Ei;(5)、计算出导轨在各测量截面处对回转轴线的平行度误差值DPi，其中DPi＝Ai-ARi;(6)、测出圆柱度、素线直线度、素线平行度数据Rij;(7)、算出修正导轨平行度误差后的圆柱度、素线直线度、素线平行度数据R′ij，其中R′ij＝Rij-DPi。其中，i是所测截面数，j是在每个截面上布置的测点数。
3.根据权利要求1所述的形位误差数据采集和处理的方法，其特征在于，所述的形位误差测量和评定方法软件涉及圆度、圆柱度、直线度、空间线直线度、平面度、线间平行度、面间平行度、线间垂直度、面间垂直度和同轴度的测量和评定方法。
4.根据权利要求1所述的形位误差数据采集和处理方法，其特征在于，所述的下一步操作为重打、测下一件、重评、修改部分测量数据后重算、改变各种参数后重测、改换测量项目、暂停及暂停后恢复以及退出，结束操作。
5.一种形位误差数据采集和处理系统，包括数据采集电路和微处理器，本发明的特征在于，它主要包含数据采集电路、程序快速调用电路，固化模块和微处理器，数据采集电路由适用于配接自准直仪和多功能形位误差测量仪的电感测微仪接口和适用于配接电子水平仪的电子水平仪接口配接构成，各个接口电路都通过输入缓冲器与微处理器输入端相连，程序快速调用电路包括与微处理器输出端相连的调用序号锁存器、与该锁存器输出端相连的模块调用译码器，分别与该译码器输出端相连的是各种固化了形位误差测量软件的固化模块。
6.根据权利要求5所述的形位误差数据采集和处理系统，其特征在于，所述的固化了的软件模块有同轴度模块及空间直线度模块各三个，线间平行和垂直度模块、面间平行和垂直度模块，平面度模块、直线度模块、圆柱度模块、圆度模块和考机、标定模块及用户用的空白模块各一个。
全文摘要
形位误差数据采集、处理方法及其系统属于机械零件形状和位置误差测量领域。其特征是它采用了可实现各类形位误差测量的软件模块；采用了快速调用电路以实现菜单式的程序快速调用；采用了导轨误差分离程序；在数据采集电路中使用了带有各类接口电路，其中包括电感测微仪接口电路的适配器以及采用了便携式的微处理器芯片，从而实现了机械零件形位误差测量的多功能、高速度、高精度、数据的半自动采集及便携机化。
文档编号G01B7/02GK1078044SQ9210277
公开日1993年11月3日 申请日期1992年4月23日 优先权日1992年4月23日
发明者袁继信, 卓兴仁, 王永波, 吴喜文, 林美玢, 史淑熙 申请人:北京工业大学