專利名稱：一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)，尤其涉及一種用軟件遠程控制粗糙儀對工件表面粗糙的測量計算分析，操作簡單方便，省時省人力。屬于機電測控儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
第一，表面粗糙度測量儀系統(tǒng)的可靠性不高，模擬信號的誤差較大且不便于處理等原因，主要有以下不足:測量參數(shù)較少,一般僅能測出Ra以及Rz、Ry等極少量參數(shù)；測量精度較低，測量范圍較小，Ra值的范圍一般為0.02-10 μ m左右；測量方式不靈活，例如:評定長度的選取，濾波器的選擇等；測量結(jié)果的輸出不直觀等。第二，傳統(tǒng)表面粗糙度測量儀為硬件控制，需要多個工作人員操作，根據(jù)每個人的經(jīng)驗或評估都為對結(jié)果有影響。尤其是對于大型不規(guī)則工件測量，工作人員只能測量完成一個工件表面處，進行記錄(記錄項目為多個，工作量較大，費時間)，再進行測量同一工件的下一個表面處，然后再進行記錄，如此重復(fù)上述操作，直至一個工件測量完畢，然后對上述的記錄再進行綜合分析。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)表面粗糙度測量儀精度不夠、測量范圍小、測量參數(shù)少、存儲能力差、測量方式不靈活、數(shù)據(jù)處理速度慢、曲面打印不豐富、測量不規(guī)則表面能力弱等缺陷，從而提供一種聞精度粗糖儀的軟件控制系統(tǒng)。本發(fā)明是通過如下的方法實現(xiàn)的:一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括測量條件模塊、測量控制模塊、顯示結(jié)果模塊、輸出結(jié)果模塊、文件操作模塊；所述測量條件模塊，用于完成測量條件的設(shè)置；所述測量條件模塊包括濾波方式、放大倍數(shù)選取、測量范圍選擇、取樣長度選定、評定長度選定；所述測量控制模塊用于實時控制傳感器進行測量，對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波求中線后進行參數(shù)計算；所述沒量控制模塊分為開始測量和開始計算兩大部分；所述顯示結(jié)果模塊將計算得到的粗糙度測量參數(shù)顯示出來，并顯示統(tǒng)計分析結(jié)果、輪廓圖形曲線；所述輸出結(jié)果模塊用于將測量參數(shù)、輪廓圖形曲線、統(tǒng)計分析結(jié)果通過電子輸出設(shè)備進行輸出，并可設(shè)置輸出參數(shù)；所述文件操作模塊，用于實現(xiàn)將數(shù)據(jù)寫入用戶指定的磁盤位置進行保存數(shù)據(jù)，以及將歷史數(shù)據(jù)進行讀出數(shù)據(jù)并可重新做數(shù)據(jù)處理和分析。
所述濾波方式包括RC濾波、相位修正濾波、GAUSS濾波、不濾波。所述放大倍數(shù)分為1X、2X、5X、10X、20X、50X ;所述放大倍數(shù)循環(huán)顯示為為IX —2X —5X — IOX — 20 X — 50X。所述測量范圍為0.001 500um。所述取樣長度分為0.25mm、0.8mm、2.5mm及自動選定。所述評定長度分為1/、2/、3/、4/、5/ ;所述評定長度循環(huán)顯示為I/ — 2/ — 3/ — 4/ — 5/。所述測量參數(shù)有I 30種。所述軟件控制系統(tǒng)采用TMS320VC5402芯片處理控制系統(tǒng)。所述軟件控制系統(tǒng)安裝于計算機上實現(xiàn)遠程控制多臺粗糙儀一起工作；所述軟件控制系統(tǒng)安裝于計算機上實現(xiàn)遠程控制多臺粗糙儀中的部分粗糙儀工作；所述粗糙儀中的軟件控制系統(tǒng)控制其測量信息；所述計算機上安裝的軟件控制系統(tǒng)控制所有工作的每一臺粗糙儀的測量信息及測量同一工件所有粗糙儀的測量匯總信息。所述多臺粗糙儀與計算機通過纜線、光纖、紅外、藍牙連接。本發(fā)明有著如下的突出特點:1、整個測量過程非常直觀地通過軟件的各級菜單進行控制，操作簡單、一目了然。2、輸入與顯示同步，即在測量進行過程的同時，傳感器在被測表面上滑行的軌跡，可動態(tài)地顯示在粗糙儀顯示結(jié)果模塊中的同時還可以同步顯示到PC機顯示屏幕上。3、采用高速的DSP芯片處理系統(tǒng)，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進行靈活的處理，顯著地提高了系統(tǒng)的可靠性，該DSP芯片處理系統(tǒng)還可進行數(shù)字濾波和參數(shù)計算，它與模擬濾波器相比其特性更為準確、計算速度更快。4、系統(tǒng)操作簡便，體積較小，重量較輕，非常適合生產(chǎn)現(xiàn)場的使用。該儀器可以選擇不同的取樣長度、評定長度、濾波方法對被測表面的相糙程度進行評定，可以滿足各種測量要求。


圖1為本發(fā)明軟件控制系統(tǒng)編程框架2為粗糙儀嵌入式軟件工作流程3為計算機遠程控制粗糙儀軟件工作流程圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述:一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)，它包括測量條件模塊(I)、測量控制模塊
(2)、顯示結(jié)果模塊(3)、輸出結(jié)果模塊(4)、文件操作模塊(5);所述測量條件模塊(I)，用于完成測量條件的設(shè)置；所述測量條件模塊(I)包括濾波方式(101)、放大倍數(shù)選取(102)、測量范圍選擇(103)、取樣長度選定(104)、評定長度選定(105);所述測量控制模塊(2)用于實時控制傳感器進行測量，對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波求中線后進行參數(shù)計算；所述測量控制模塊(2)分為開始測量(201)和開始計算(202)兩大部分；所述顯示結(jié)果模塊(3)將計算得到的粗糙度測量參數(shù)(301)顯示出來，并顯示統(tǒng)計分析結(jié)果(302)、輪廓圖形曲線(303);所述輸出結(jié)果模塊(4)用于將測量參數(shù)(301)、統(tǒng)計分析結(jié)果(302)、輪廓圖形曲線(303)通過電子輸出設(shè)備進行輸出，并可設(shè)置輸出參數(shù)；所述文件操作模塊(5)，用于實現(xiàn)將數(shù)據(jù)寫入用戶指定的磁盤位置進行保存數(shù)據(jù)(501)，以及將歷史數(shù)據(jù)進行讀出數(shù)據(jù)
(502)并可重新做數(shù)據(jù)處理和分析。進一步所述濾波方式(101)包括RC濾波(1011)、相位修正濾波(1012)、GAUSS 濾波(1013)、不濾波(1014)。所述放大倍數(shù)(102)分為 I X (1021)、2X (1022)、5 X (1023) UOX (1024),20 X (1025),50 X (1026);所述放大倍數(shù)循環(huán)顯示為為IX —2X —5X — IOX — 20X — 50X。所述測量范圍選擇(103)為 0.001 500um。所述取樣長度(104)分為0.25mm(1041)、0.8mm(1042)、2.5mm(1043)及自動選定(1044)。所述評定長度(105)分為 I/(1051)、2/(1052)、3/(1053)、4/(1054)、5/(1055);所述評定長度循環(huán)顯示為I/ — 2/ — 3/ — 4/ — 5/。所述測量參數(shù)有I 30種；所述測量參數(shù)為27種，分別有:Ra、Rz (ISO)、Ry、Rq、Rp λ Rm、Rt λ R3z、Rmax、Sk、RS、Sm、tp、RMr、Rpc、Rsm、RSK、Rda、Rk、Rpk、Rvk、Mr 1、Mr2、Rv、Rz (JIS)、Dq、Lq。打破數(shù)顯表面粗糙度測量儀長期只能顯示Ra或Ra、RZ、Rmax最基本評測參數(shù)的慣例，極全面、真實地反映表面粗糙度形貌與輪廓特點，準確地輸出粗糙度數(shù)據(jù)和波形圖、提高產(chǎn)品精度、降低生產(chǎn)成本。輪廓圖形循環(huán)放大倍數(shù)時，在按Ra顯示輪廓圖形時，可按回車鍵改變圖形放大倍數(shù)，放大倍數(shù)為IX — 2X — 5X — IOX — 20X — 50X循環(huán)顯示。評定長度循環(huán)取樣時，選取測量條件設(shè)置功能后，進入選取評定長度設(shè)置功能，按回車鍵一次循環(huán)顯示I/ — 2/ — 3/ — 4/ — 5/。分別代表評定長度中含有1-5個取樣長度。四種濾波方式可選，設(shè)計了傳統(tǒng)二階RC濾波器、相位修正的濾波器、高斯濾波器、不濾波四種可選的濾波方式，工作效率和濾波精度不同，可對不同場合、不同工作效率和精度要求進行定向選擇。輸出結(jié)果模塊(4)可顯示全部參數(shù)及輪廓圖形，非常全面。主要有菜單:修改測量條件、校準示值、選擇與PC機通訊或打印輸出等；參數(shù):兼容ISO、DIN、ANS1、JIS四種標準的粗糙度參數(shù)；圖形:不濾波輪廓圖形、濾波輪廓圖形和tp曲線。提示信息:測量信息、菜單提示信息、錯誤信息、電池電量及關(guān)機提示信息等。本軟件系統(tǒng)還具有自動存儲、自動關(guān)機的功能，可一次性存儲500個測量數(shù)據(jù)，存儲能力強，5分鐘不使用自動關(guān)機，自動保存前面測量數(shù)據(jù)，方便、快捷、無需按鍵保存。本軟件系統(tǒng)還可以根據(jù)不同的工件粗糙表面的特點，自動選擇不同的傳感器；設(shè)計了觸針半徑、電感量等參數(shù)不同的曲面?zhèn)鞲衅?、溝槽傳感器、小孔傳感器、深槽傳感器，能夠準確可靠地測量平面、曲面、小孔、溝槽等多種不規(guī)則表面。如:油泵油嘴、曲軸、凸輪軸、缸體缸蓋的配合面、缸套、缸孔、活塞孔等的表面粗糙度。圖2為粗糙儀嵌入式軟件工作流程圖，指的是用一臺帶有嵌入式軟件的粗糙儀對工件進行多參數(shù)測量和分析。下面對這個軟件控制測量的過程作進一步描述:將粗糙儀固定到被測量的工件處，啟動粗糙儀A(即開機)，然后依次選擇濾波方式、放大倍數(shù)，測量范圍，取樣長度，評定長度，全部設(shè)置好，點擊開始測量，粗糙儀中的傳感器開始對工件粗糙度進行采集信息，DSP并同步進行計算測量信息，最后進行顯示結(jié)果。如果合格的話，本次測量完成，如果不合格的話，可以再進行重新設(shè)置濾波方式、放大倍數(shù)，測量范圍，取樣長度，評定長度，然后再重復(fù)下面工作。通過該粗糙儀的嵌入式軟件可以方便選擇不同的取樣長度、評定長度、濾波方式等，對被測表面的相糙程度進行評定，可以滿足各種測量要求。測量得到的表面粗糙度參數(shù)值和輪廓圖形既可以由圖形式液晶顯示器顯示出來，又能用計算機、繪圖儀、打印機輸出。所述軟件控制系統(tǒng)采用DSPTMS320VC5402芯片處理控制系統(tǒng)。所述DSPTMS320VC5402芯片內(nèi)集成了 A/D和采樣/保持電路，可提供PWM輸出。DSP器件采用改進的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨立的程序和數(shù)據(jù)空間，允許同時存取程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)置高速的硬件乘法器，增強的多級流水線，使DSP器件具有高速的數(shù)據(jù)運算能力。DSP器件還提供了高度專業(yè)化的指令集，提高了 FFT快速傅里葉變換和濾波器的運算速度。此外，DSP器件提供JTAG接口，具有更先進的開發(fā)手段，批量生產(chǎn)測試更方便，開發(fā)工具可實現(xiàn)全空間透明仿真，不占用用戶任何資源。軟件配有匯編/鏈接C編譯器、C源碼調(diào)試器。所述軟件控制系統(tǒng)安裝于計算機上實現(xiàn)遠程控制多臺粗糙儀一起工作；所述軟件控制系統(tǒng)安裝于計算機上實現(xiàn)遠程控制多臺粗糙儀中的部分粗糙儀工作；所述粗糙儀中的軟件控制系統(tǒng)控制其測量信息；所述計算機上安裝的軟件控制系統(tǒng)控制所有工作的每一臺粗糙儀的測量信息及測量同一工件所有粗糙儀的測量匯總信息。所述多臺粗糙儀與計算機通過纜線、光纖、紅外、藍牙連接。圖3為計算機遠程控制粗糙儀軟件工作流程圖。首先，在控制室里至少準備一臺計算機，在計算機上安裝多臺粗糙儀同步測量軟件控制系統(tǒng)。確?？梢哉Ｊ褂?。本次實驗采用了三臺粗糙儀，分別為粗糙儀A、粗糙儀B、粗糙儀C，粗糙儀A上安裝有標準傳感器；粗糙儀B上安裝有曲面?zhèn)鞲衅?；粗糙儀C深槽傳感器。其次,啟動粗糙儀A、粗糙儀B、粗糙儀C,然后點擊計算機中軟件中的連接按鈕；計算機與粗糙儀A、粗糙儀B、粗糙儀C之間采用光纖雙向通信。最后，在軟件中選擇粗糙儀A,點擊測量開始；粗糙儀中的標準傳感器開始對工件表面Al進行采集信息，DSP并同步進行計算測量信息，最后進行顯示結(jié)果，顯示出工件Al處的表面粗糙度信息；在軟件中選擇粗糙儀B，點擊測量開始；粗糙儀中的曲面?zhèn)鞲衅鏖_始對工件表面BI進行采集信息，DSP并同步進行計算測量信息，最后進行顯示結(jié)果，顯示出工件BI處的表面粗糙度信息；在軟件中選擇粗糙儀C，點擊測量開始；粗糙儀中的深槽傳感器開始對工件表面Cl進行采集信息，DSP并同步進行計算測量信息，最后進行顯示結(jié)果，顯示出工件Cl處的表面粗糙度信息；綜上工作，軟件中彈出窗口，請問是否需要對本工件整體表面粗糙度信息匯總嗎？點擊確定，顯示出工件整體表面粗糙度的總體信息。即測量完畢。測量端的粗糙儀可以由工作人員關(guān)閉,或者粗糙儀在5分鐘之內(nèi)沒有任何動作,將會自動關(guān)閉。使用本軟件控制系統(tǒng)，只要有一個控制室，其它測量工作可以分布在不同的位置，測量端只需要一名普通工作人員即可完成本次工件粗糙度的測量工作，這樣的軟件控制可以由一名本領(lǐng)域?qū)I(yè)人士帶領(lǐng)數(shù)名普通工作人員就可以完成不計其數(shù)的工件表面粗糙度測量，可以節(jié)約人力成本，節(jié)省時間，進而提高效率。
權(quán)利要求
1.一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括測量條件模塊(I)、測量控制模塊(2)、顯示結(jié)果模塊(3)、輸出結(jié)果模塊(4)、文件操作模塊(5)； 所述測量條件模塊(I)，用于完成測量條件的設(shè)置；所述測量條件模塊(I)包括濾波方式(101)、放大倍數(shù)選取(102)、測量范圍選擇(103)、取樣長度選定(104)、評定長度選定(105)； 所述測量控制模塊(2)用于實時控制傳感器進行測量，對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波求中線后進行參數(shù)計算；所述測量控制模塊(2)分為開始測量(201)和開始計算(202)兩大部分； 所述顯示結(jié)果模塊(3)將計算得到的粗糙度測量參數(shù)(301)顯示出來，并顯示統(tǒng)計分析結(jié)果(302)、輪廓圖形曲線(303)； 所述輸出結(jié)果模塊(4)用于將測量參數(shù)(301)、統(tǒng)計分析結(jié)果(302)、輪廓圖形曲線(303)通過電子輸出設(shè)備進行輸出，并可設(shè)置輸出參數(shù)； 所述文件操作模塊(5)，用于實現(xiàn)將數(shù)據(jù)寫入用戶指定的磁盤位置進行保存數(shù)據(jù)(501)，以及將歷史數(shù)據(jù)進行讀出數(shù)據(jù)(502)并可重新做數(shù)據(jù)處理和分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波方式(101)包括RC濾波(1011)、相位修正濾波(1012)、G AUSS濾波(1013)、不濾波(1014)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)，其特征在于，所述放大倍數(shù)(102)分為 IX (1021)、2X (1022)、5X (1023) UOX (1024)、20X (1025)、50X (1026)；所述放大倍數(shù)循環(huán)顯示為為IX—2X—5X — 10X — 20X — 50X。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)，其特征在于，所述測量范圍選擇(103)為0.001 500um。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)，其特征在于，所述取樣長度(104)分為 0.25mm(1041)、0.8mm(1042)、2.5mm(1043)及自動選定(1044)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)，其特征在于，所述評定長度(105)分為 I/(1051)、2/(1052)、3/(1053)、4/(1054)、5/(1055);所述評定長度循環(huán)顯不為 I/ — 2/ — 3/ — 4/ — 5/。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)，其特征在于，所述測量參數(shù)有I 30種。
8.一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)，其特征在于，所述軟件控制系統(tǒng)采用TMS320VC5402芯片處理控制系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)，其特征在于，所述軟件控制系統(tǒng)安裝于計算機上實現(xiàn)遠程控制多臺粗糙儀一起工作；所述軟件控制系統(tǒng)安裝于計算機上實現(xiàn)遠程控制多臺粗糙儀中的部分粗糙儀工作；所述粗糙儀中的軟件控制系統(tǒng)控制其測量信息；所述計算機上安裝的軟件控制系統(tǒng)控制所有工作的每一臺粗糙儀的測量信息及測量同一工件所有粗糙儀的測量匯總信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多臺粗糙儀與計算機通過纜線、光纖、紅外、藍牙連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高精度粗糙儀的軟件控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括測量條件模塊、測量控制模塊、顯示結(jié)果模塊、輸出結(jié)果模塊、文件操作模塊。本軟件控制系統(tǒng)打破數(shù)顯表面粗糙度測量儀長期只能顯示Ra或Ra、Rz、Rmax最基本評測參數(shù)的慣例，極全面、真實地反映表面粗糙度形貌與輪廓特點，準確地輸出粗糙度數(shù)據(jù)和波形圖、提高產(chǎn)品精度、軟件調(diào)試適合批量測試、降低生產(chǎn)成本、無污染、節(jié)約時間，節(jié)省人力成本，提高測量效率和精度。
文檔編號G05B19/418GK103185564SQ20111044751
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者韓芬英, 郭勇, 華強, 黃海東 申請人:杭州工具量具有限公司