摘 要

端面回转类零件在现代化的制造业中有着极其重要作用，在轮船制造、汽车制造、航空航天、大型机械和国防军事等各个方面有着十分广泛的应用。端面回转类零件的表面轮廓的精度对各种仪器仪表使用功能及其装配性能有着很大的影响。

本文针对端面回转类零件的磨损特性，设计了一种便于测量端面回转类零件磨损程度的系统。结合测控技术与仪器专业知识，采用激光位移传感器对磨损表面进行数据采集，利用单片机的控制与数据分析处理功能，通过搭建旋转测量台的旋转运动，实现对回转类零件的表面磨损进行测量与分析。

对于高精度要求的回转类零件，通过人工难以精准的判断其磨损程度，不能准确确定零件是否能正常工作。通过本系统能检测其磨损程度，可以精确判断零件是否满足需求。故本设计具有重要的使用价值。

关键词：端面回转；磨损测量；激光位移传感器；单片机

Abstract

It is known to us that end-face rotary parts is extremely important to modern manufacturing industry, and are widely used in ship manufacturing, automobile manufacturing, aerospace, large machinery and national defense and military affairs.The precision of the surface profile of the end rotary parts has great influence on the function and assembly performance of various instruments.

Aiming at the wear characteristics of the end face rotary parts, a system is designed to measure the wear degree of the end face rotary parts. Combining measurement and control technology and instrument expertise, the laser displacement sensor is used to collect data on the worn surface. By using the control and data analysis and processing functions of single chip microcomputer, the surface wear of rotating parts can be measured and analyzed by setting up a rotating measuring table.

For the rotary parts with high precision, it is difficult to accurately judge their wear degree through manual work, so as to determine whether the parts can work normally. Through this system, the wear degree can be detected, and whether the parts meet the requirements can be accurately judged.Through this system, the wear degree can be detected, and whether the parts meet the requirements can be accurately judged.

Key words: End-face rotation Wear measurement Laser displacement sensor Single chip microcomputer

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 1

1.2.2 国内研究现状 1

1.3 设计系统的功能目标 2

1.4论文基本内容 2

第2章 端面磨损测量系统方案设计 3

2.1测量系统的方案设计 3

2.2 测量系统的仿真 3

第3章 测量系统的下位机的设计 4

3.1位移传感器的选择 4

3.2 单片机的选择 5

3.2.1 AT89C51介绍 5

3.2.2单片机时钟电路设计 7

3.2.3单片机复位电路设计 8

3.3 模数转换芯片的选择设计 8

3.3.1 TLC2543芯片 8

3.3.2 TLC2543模数转换功能的实现 9

3.4端面旋转步进电机控制按键设计 12

3.5 端面旋转步进电机的控制系统设计 13

3.5.1 端面旋转步进电机的选择 13

3.5.2 端面旋转步进电机的驱动电路设计 14

第4章 测量系统的上位机数据处理与显示设计 16

4.1 Labview软件的介绍 16

4.2 Labview前面板设计 16

4.3 Labview的程序框图设计 17

第5章 上位机与下位机的通信设计 20

5.1 上位机与下位机的通信方式 20

5.2 AT89C51串口通信 20

5.3 串行通信接口设计 21

5.4 Labview串口配置设计 22

5.5 通信协议设计 23

第6章 结论 24

参考文献 25

附录A 26

附录B 27

附录C 28

致 谢 29

第1章 绪论

1.1 研究背景

随着现代化建设的不断推进，制造业也在不断的飞速的发展。端面回转类零件作为制造业的重要零件，在生产生活的各个领域使用越来越广泛^[1]。例如，汽车发动机部位的气门和气门座是典型的端面回转类零件，气门和气门座通过气门锥面紧密的贴合。由于气门和气门座的工作在高温高压的恶劣环境，并且气门在工作时会对气门座有着剧烈的冲击，所以气门和气门座很容易发生磨损，磨损过多会导致发动机的性能降低^[2]。因此对端面回转类零件由于工作而产生的磨损进行有效的检测和测量有着重要意义^[3]。目前，利用标准件和磨损件的对比检测是最主要的检测手段，采用标准件与磨损件对比检测，只能靠人为判断，手工完成，所以受到人为因素影响大，导致系统的精度低、重复性差，至于零件工作的磨损程度，不能做到很好的量化。三坐标机也可用来检测磨损件的磨损程度，虽然能满足相当精度要求，但是测量的效率不够高，而且成本过高，没有办法得到广泛的应用。

1.2 国内外研究现状