嵌入式智能主动测量仪的研究与开发

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主动测量仪广泛应用于磨削加工中,国内的主动测量仪存在智能程度低,测量对象单一,测量精度不高等缺点,随着机械加工水平的提高,已经远远不能满足实际需求。本文在对主动测量仪的理论与应用作了较深入研究后,针对现有问题,给出一种基于嵌入式系统的智能主动测量仪开发方案,并对其智能化功能、硬件和智能软件进行了全面设计。硬件设计从总体硬件框架和硬件需求分析出发,改进了电感式位移传感器的调理电路,提出了一种新型的低成本、高稳定性正弦波产生电路。采用ARM7处理器LPC2214进行控制并实现智能化信息处理,并以其为控制核心,完成了其外围电路的设计,包括数据采集电路,人机交互电路,RS-232通讯接口和掉电保持电路等。在硬件设计过程中,为产品升级留下了余地。以LPC2214微处理器、ADS1.2开发工具和μC/OS-Ⅱ实时操作系统建立嵌入式系统开发平台,设计了较为完善的智能化软件。首先进行详细的任务分析和任务设计,如优先级分配,关联分析等。给出各个任务的程序流程图,并为软件升级和功能扩展预留了任务优先级。在实现主动测量仪基本功能基础上,重点给出了圆度误差测量的实现方法。一些智能算法得到了实现,如断续表面测量、量程自动转换、自动零位调整、故障自诊断和非线性补偿等,使主动测量仪具有了较高的智能化程度。对代码进行优化,减少了程序开销。进行较全面的抗干扰设计,提出了具有“双向应答”机制的程序监控方式,它既监控主程序的运行,同时又判断定时中断是否正常。采用了具有较好平滑能力和快速响应速度的数字滤波方法,并给出了实现方法。本课题的智能主动测量仪基于嵌入式平台进行软硬件设计,有利于产品的升级和维护,并且具有精度高、测量对象多样性、良好人机交互和较高智能性等特点,在实际测试中获得了满意的效果,有着良好的应用前景。
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