基于A(yíng)VR單片機的輪胎模具內徑測量系統

在保證待測模具的平面度和同心度狀態(tài)下，調整轉動(dòng)電機和垂直位移電機，使得激光感測頭位于被測點(diǎn)上方的已知胎口直徑位置。調整水平位移電機，使得激光感測頭與胎口被測點(diǎn)的水平距離為80±0．5 mm，激光傳感器在這個(gè)距離下測量精度最高。
根據胎口半徑RT和胎口被測點(diǎn)的激光測距值、水平光柵尺讀數，可以得到如下等式：

其中，XL是激光測距值，XR是水平光柵尺讀數，這兩個(gè)值可以多次測量取平均，XS是系統裝配和放置待測模具時(shí)的固有值，即如圖設備中心X0離花紋圈中心X1的距離，相對于垂直方向的每個(gè)被測點(diǎn)而言，XS在整個(gè)測量過(guò)程中是不變的，因此可以得到下式：

當測量臂垂直移動(dòng)至待測模具被測點(diǎn)的垂直位置后，平移激光感測頭至距離被測點(diǎn)80±0．5 mm處，然后讀取被測點(diǎn)的激光測距值XL’和水平光柵尺讀數XR’，則被測點(diǎn)的半徑滿(mǎn)足：

只要按照上述方法逐點(diǎn)測量和計算出各個(gè)被測點(diǎn)的直徑，就可以完成圓度測量了。
在整個(gè)測量過(guò)程中，由于要避開(kāi)模具的花紋，因而對測量點(diǎn)有一定的要求。使用ATmega16精確控制步進(jìn)電機運行可以找到待測點(diǎn)，并在此基礎上加入手輪控制器微調步進(jìn)電機找到合適位置后再采集數據，這樣就可以對人為設定的測量點(diǎn)進(jìn)行測量。
2．3 設備的行程控制
在測量設備水平和垂直移動(dòng)極限位置處放置行程開(kāi)關(guān)來(lái)保證運行安全，為了降低成本，通過(guò)測量轉盤(pán)的所有信號沒(méi)有采用電滑環(huán)而使用電纜直接連接。因此設備在旋轉時(shí)不能總是沿一個(gè)方向旋轉，否則會(huì )扭斷電纜。本設計中旋轉角度不超過(guò)360°，為了區分旋轉的0°和36 0°，在測量轉盤(pán)指定的位置處分別放置兩個(gè)并排的行程開(kāi)關(guān)。通過(guò)判斷這兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作的先后次序來(lái)確定旋轉的位置，然后決定可旋轉的方向。

3 單片機設計
主要思路：上位機對電機進(jìn)行測量步驟的控制，通過(guò)發(fā)送命令使步進(jìn)電機沿設計思路正確測量數據。而在某些測量點(diǎn)上，需要人工干預時(shí)通過(guò)轉動(dòng)手輪即可微調電機。而行程開(kāi)關(guān)可以限制機械轉動(dòng)的位置，也可以用于復位設置。
3．1 步進(jìn)電機的驅動(dòng)
步進(jìn)電機的運行要有步進(jìn)電機驅動(dòng)器，把控制系統發(fā)出的脈沖信號轉化為步進(jìn)電機的角位移。步進(jìn)電機的轉速與脈沖信號頻率成正比，步進(jìn)角度與脈沖數目成正比。步進(jìn)電機啟動(dòng)時(shí)，必須有升速、降速過(guò)程，升降速的設計至關(guān)重要。如果設計不合適，將引起步進(jìn)電機的堵轉、失步、升降速過(guò)程慢等問(wèn)題。為了實(shí)現升降速，用階梯型頻率變化來(lái)模擬頻率線(xiàn)性變化過(guò)程。如圖4所示。