專利名稱：基于單片機的單盤漸開線齒輪檢查儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是測量儀器，具體涉及的是通過單片機對線位移與角位移傳感 器輸送來的檢測信號進行數(shù)據(jù)處理，檢測精度高，操作便捷的基于單片機的單盤漸開線齒 輪檢查儀。
背景技術(shù)：
老式漸開線齒輪檢查儀是一種機械量儀，只有千分表指示裝置，只能在表上用眼 睛觀察，記錄指針擺動的最大和最小值算出齒廓總偏差Fa(舊標準中的齒形偏差)，測量誤 差大、重復性差。而且，無法給出齒廓形狀偏差Ffa與齒廓傾斜偏差FHa。同時齒輪新國家標準 已頒布貫徹實施，對于我國使用中數(shù)量眾多的機械式齒輪檢查儀，存在一個適應性的問題。 應用各種傳感器與電測技術(shù)對老測量設(shè)備進行改造，可以提高測量精度、增加測量項目、適 應新標準的要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種測量精度高、測量項目全面的基于單片機的單盤漸 開線齒輪檢查儀。采用的技術(shù)方案是基于單片機的單盤漸開線齒輪檢查儀，由硬件部分和軟件部分所組成，硬件部分 包括底座、縱向移動機構(gòu)、橫向移動機構(gòu)和檢測機構(gòu)；所述的縱向移動機構(gòu)包括縱向絲杠、 縱向托板和基圓盤，縱向絲杠裝設(shè)在底座中，縱向托板的下面固定設(shè)置有縱向絲母，縱向絲 母與縱向絲杠轉(zhuǎn)動連接，在縱向托板上裝設(shè)有回轉(zhuǎn)心軸，回轉(zhuǎn)心軸的底部套設(shè)有基圓盤，基 圓盤的上面設(shè)置有被測齒輪，被測齒輪套設(shè)在回轉(zhuǎn)心軸上，基圓盤與被測齒輪同一軸心。上述橫向移動機構(gòu)包括橫向絲杠，橫向托板和支撐架；橫向絲杠裝設(shè)在底座的一 端，橫向托板的下面固定設(shè)置有橫向絲母，橫向絲母與橫向絲杠轉(zhuǎn)動連接，在橫向托板上裝 設(shè)有支撐架，支撐架的上端裝設(shè)一連桿，連桿的下端設(shè)置有測頭，橫向托板的上面設(shè)置有直 尺，直尺的尺身與基圓盤的圓柱邊緣相切，直尺的后端固定連接橫向托板上。上述的檢測機構(gòu)包括角度傳感器、位移傳感器和連接電路；所述的角度傳感器裝 設(shè)在縱向托板的中部，角度傳感器的中心軸與回轉(zhuǎn)心軸的中心軸的連線與縱向絲杠相平 行，通過傳動帶使基圓盤、被測齒輪轉(zhuǎn)動的角度與角度傳感器轉(zhuǎn)動的角度相同；所述的位移 傳感器裝設(shè)在連桿下端與測頭相對的一側(cè)，與連桿固定連接；上述連接電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機、角度傳感器和位移傳感器，角度傳感器和 位移傳感器分別與多路開關(guān)連接，多路開關(guān)與采樣保持器相連接；采樣保持器與模數(shù)轉(zhuǎn)換 器相連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出分別與單片機和鎖存器的對應端連接，單片機的相關(guān)端腳與 鎖存器連接，單片機的相關(guān)端腳與RAM6264連接；顯示器、打印機分別與單片機的輸出端腳 連接。上述的角度傳感器和位移傳感器為市售成品件。[0010]工作原理將被測齒輪裝到回轉(zhuǎn)心軸后，分別搖動縱、橫向絲杠的手柄，使測頭對準被測齒輪 的齒根部位即零點。隨后接通電源，整機便進入軟件的初始化階段，隨著對鍵盤掃描，緊接 著進入測量子程序，本實用新型是以被測齒輪回轉(zhuǎn)軸線為基準，通過和被測齒輪同軸的基 圓盤在直尺上滾動，形成理論的漸開線軌跡，測頭的擺動形成實際的漸開線軌跡，實際漸開 線與理論漸開線比較，通過與測頭連接的位移傳感器感受差值(齒廓偏差)。齒輪回轉(zhuǎn)軸上 通過帶傳動連接一個角位移傳感器，角位移傳感器感受展角。再把傳感器的輸出信號放大， 經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換送入單片機。通過軟件程序計算處理，求得齒廓偏差、齒廓形狀偏差、齒廓傾斜 偏差，可用顯示器直接顯示出來。根據(jù)需要，外接一臺打印機，可將齒 形輪廓線打印出來，作 進一步的分析。本實用新型能測量的齒輪直徑為60 240mm，模數(shù)為1 10mm。根據(jù)GB/ T10095. 1-2001標準規(guī)定相應的齒廓公差為0. 1 0. 143mm。所以測頭的擺動范圍至少為 士0. 143mm。考慮到不合格齒輪的偏差會超出這個范圍，所以取士0. 167mm為測頭的實際擺 動范圍。根據(jù)這兩個值即可選擇量程合適的線位移與角位移傳感器。通過查找分析確定了直流差動變壓器式位移傳感器LVDT-I和差動電感式角位 移傳感器R60D RVIT，使用時把直流差動變壓器式位移傳感器LVDT-I的殼體固定裝設(shè) 在橫向托板的后端，本實用新型可以直接將位移變化量士0. 167mm轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓?士0. 099V ；根據(jù)本實用新型的最大展開量，使用時保證角位移傳感器R60D RVIT與被測齒 輪同步轉(zhuǎn)動，就可以將轉(zhuǎn)角變化量士60°轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓渴?.625V。本實用新型的特點基于單片機的單盤漸開線齒輪檢查儀的測量誤差小，重復性高，增加了齒廓形狀 偏差Ffa與齒廓傾斜偏差FHa測量項目。同時也可以實驗分析測量誤差，進行測量數(shù)據(jù)的修 正與補償。目前單盤漸開線齒輪檢查儀是我國大多數(shù)企業(yè)，特別是中小企業(yè)的重要測量設(shè) 備，我們國家正處在發(fā)展階段，大量購買新自動測量設(shè)備，價格昂貴。而通過運用本實用新 型對現(xiàn)有設(shè)備進行技術(shù)改造，既可以降低成本又可以節(jié)約資源，是企業(yè)適應新標準要求行 之有效的方法。應用這一實用新型可以為高校相關(guān)專業(yè)提供設(shè)計與創(chuàng)新的環(huán)節(jié)、更能改進或自制 測量設(shè)備，為高校引進先進的設(shè)備和技術(shù)。本實用新型設(shè)計科學、合理、富有創(chuàng)意，整體結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、低功耗、成本低廉， 性能穩(wěn)定、可靠，環(huán)境適應性和實用性較強，具有較好的發(fā)展前景。適宜相關(guān)的工礦企業(yè)和 計量監(jiān)測部門使用。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1俯視示意圖。圖3是本實用新型的電路連接示意圖。
具體實施方式
基于單片機的單盤漸開線齒輪檢查儀，包括底座1、縱向移動機構(gòu)、橫向移動機構(gòu) 和檢測機構(gòu)；所述的縱向移動機構(gòu)包括縱向絲杠12、縱向托板3和基圓盤9 ；縱向絲杠12裝 設(shè)在底座1中，縱向托板3的下面設(shè)置有縱向絲母，縱向絲母與縱向絲杠12轉(zhuǎn)動連接，在縱 向托板3上裝設(shè)有回轉(zhuǎn)心軸7，回轉(zhuǎn)心軸7的底部套設(shè)有基圓盤9，基圓盤9的上面設(shè)置有 被測齒輪8，被測齒輪8套設(shè)在回轉(zhuǎn)心軸7上，基圓盤9與被測齒輪8同一軸心。上述橫向移動機構(gòu)包括橫向絲杠11，橫向托板2和支撐架5 ；橫向絲杠 12裝設(shè)在 底座1的一端，橫向托板2的下面設(shè)置有橫向絲母，橫向絲母與橫向絲杠11轉(zhuǎn)動連接，在橫 向托板2上裝設(shè)有支撐架5，支撐架5的上端裝設(shè)一連桿6，連桿6的下端設(shè)置有測頭15，橫 向托板2的上面設(shè)置有直尺4，直尺4的尺身與基圓盤9的圓柱邊緣相切；直尺4的后端固 定連接橫向托板2上。上述的檢測機構(gòu)包括角度傳感器14、位移傳感器13和連接電路；所述的角度傳感 器14裝設(shè)在縱向托板3的中部，角度傳感器14的中心軸與回轉(zhuǎn)心軸7的中心軸的連線與 縱向絲杠12相平行，通過傳動帶10使基圓盤及被測齒輪轉(zhuǎn)動的角度與角度傳感器轉(zhuǎn)動的 角度相同；傳動帶10的一端與回轉(zhuǎn)心軸7轉(zhuǎn)動連接，傳動帶10的另一端與角度傳感器14 的中心軸轉(zhuǎn)動連接，所述的位移傳感器13裝設(shè)在連桿6下端與測頭15相對的一側(cè)，與連桿 6固定連接；上述連接電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機、角度傳感器14和位移傳感器13，角度傳 感器14和位移傳感器13分別與多路開關(guān)連接，多路開關(guān)與采樣保持器相連接，對信號進 行保持，采樣保持器采用LF398的型號；采樣保持器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用 AD574型號的集成轉(zhuǎn)換器對模擬信號進行轉(zhuǎn)換，將保持的電壓信號轉(zhuǎn)換成相應的數(shù)據(jù)，模數(shù) 轉(zhuǎn)換器的輸出分別與單片機和鎖存器的對應端連接，單片機采用AT89C51進行計算處理， 單片機AT89C51為嵌入式控制芯片，單片機AT89C51與鎖存器74LS373連接，邏輯控制信號 與單片機89C51的數(shù)據(jù)口發(fā)出，并由鎖存器74LS373鎖存到輸出端上，用于控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器 AD574A的工作過程。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出也通過數(shù)據(jù)總線連至單片機AT 89C51，單片機 片內(nèi)RAM為128個字節(jié)，可以用來存放操作數(shù)、操作結(jié)果和實時數(shù)據(jù)。但根據(jù)本次設(shè)計的要 求，其容量不能滿足，單片機外接RAM6264。最后由顯示器顯示測量結(jié)果，或由打印機打印出 齒廓曲線。上述的角度傳感器14和位移傳感器13的引線與多路開關(guān)的對應端連接。上述的角度傳感器14和位移傳感器13為市售成品件。本實用新型的軟件程序采用MCS-51匯編語言，可實施以下工作(1)零點狀態(tài)的顯示、標定與校正；(2)采集位移、角度兩個數(shù)值；(3)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、計算、存儲；(4)顯示測量數(shù)據(jù)；(5)打印圖形。
權(quán)利要求基于單片機的單盤漸開線齒輪檢查儀，包括底座(1)、縱向移動機構(gòu)、橫向移動機構(gòu)和檢測機構(gòu)；其特征在于所述的縱向移動機構(gòu)包括縱向絲杠(12)、縱向托板(3)和基圓盤(9)；縱向絲杠(12)裝設(shè)在底座(1)中，縱向托板(3)的下面設(shè)置有縱向絲母，縱向絲母與縱向絲杠(12)轉(zhuǎn)動連接，在縱向托板(3)上裝設(shè)有回轉(zhuǎn)心軸(7)，回轉(zhuǎn)心軸(7)的底部套設(shè)有基圓盤(9)，基圓盤(9)的上面設(shè)置有被測齒輪(8)，被測齒輪(8)套設(shè)在回轉(zhuǎn)心軸(7)上，基圓盤(9)與被測齒輪(8)同一軸心；上述橫向移動機構(gòu)包括橫向絲杠(11)，橫向托板(2)和支撐架(5)；橫向絲杠(11)裝設(shè)在底座(1)的一端，橫向托板(2)的下面設(shè)置有橫向絲母，橫向絲母與橫向絲杠(11)轉(zhuǎn)動連接，在橫向托板(2)上裝設(shè)有支撐架(5)，支撐架(5)的上端裝設(shè)一連桿(6)，連桿(6)的下端設(shè)置有測頭(15)，橫向托板(2)的上面設(shè)置有直尺(4)，直尺(4)的尺身與基圓盤(9)的圓柱邊緣相切，直尺(4)的后端固定連接橫向托板(2)上；上述的檢測機構(gòu)包括角度傳感器(14)、位移傳感器(13)和連接電路；所述的角度傳感器(14)裝設(shè)在縱向托板(3)的中部，角度傳感器(14)的中心軸與回轉(zhuǎn)心軸(7)的中心軸的連線與縱向絲杠(12)相平行，所述的位移傳感器(13)裝設(shè)在連桿(6)下端與測頭(15)相對的一側(cè)，與連桿(6)固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機的單盤漸開線齒輪檢查儀，其特征在于上述連 接電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機、角度傳感器(14)和位移傳感器(13)，角度傳感器(14)和 位移傳感器(13)分別與多路開關(guān)連接，多路開關(guān)與采樣保持器相連接，采樣保持器與模數(shù) 轉(zhuǎn)換器相連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出分別與單片機和鎖存器的對應端連接，單片機的相關(guān)端 腳與鎖存器連接。
專利摘要基于單片機的單盤漸開線齒輪檢查儀，縱向絲杠裝設(shè)在底座中，縱向托板與縱向絲杠轉(zhuǎn)動連接，在縱向托板上裝設(shè)有套設(shè)有基圓盤和被測齒輪的回轉(zhuǎn)心軸，橫向絲杠裝設(shè)在底座的一端，橫向托板與橫向絲杠轉(zhuǎn)動連接，在橫向托板上裝有上端設(shè)有連桿的支撐架，連桿的下端設(shè)置有測頭，角度傳感器和位移傳感器的引線與多路開關(guān)的對應端連接，多路開關(guān)與采樣保持器相連接；采樣保持器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出通過導線與單片機的對應端連接。本實用新型設(shè)計科學，結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、實用性較強，具有較好的發(fā)展前景。適宜相關(guān)的工礦企業(yè)和計量監(jiān)測部門使用。
文檔編號G01M13/02GK201569561SQ200920247999
公開日2010年9月1日 申請日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者劉玉梅, 張雪粉 申請人:沈陽理工大學