高速回转轴系动态高精度检测仪的设计

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1总体设计方案说明：(1)测轴系(电机)；被固定在平台上 ，电机尺寸不限。(2)复合镜。(3)测试平台。(4)激光自准直检测光管。(5)CCD接收及控制电路。(6)后继处理计算机(图1)。

2测量原理激光通过自准直检测光管照射到所要测的轴系上复合镜，由于轴处于动态高速旋转，反射到光管为-条扫描直线，扫描线在CCD上成像如(图2)所示，在CCD成像的连续象素点 ～Sin(中心点x)，- 贞信号上传到图象采集卡，采集卡输出每象素l2位的数字信号给计算机对这贞信号处理即每个象素分12位的灰度级(4095个级别)精确计算，算出扫描线的中心点，并将每次测得的数据存储比较，根据数学模型就可以精确计算出轴系的误差∩测试达1万转高速轴系(O6ms/转)，采用TCD1500C线阵CCD暴光速度为iHz(OIms)，而图象采集卡的转换频率为3MHz(NI转换-贞图象为1.667ms，所以可完成图象的实时采集和计算处理。

3系统电学设计方案激光器采用半导体激光器生成不问断的恒激光源。CCD接收器：采用线阵CCD接收器。CCD处理电路：初级的CCD成像处理。高速采样控制。光检测光电二极管：检测激光扫描扫描速度并为CCD暴光提供控制信号。CPU：控制测试系统的前端所有电路。并接收5计算机的控制命令及信息上传。AD12/3S高速数据采集卡：与后台处理计算机联接，扫描缝图1 总体设计方案CCD l毒l图 2熊器高速传输数据。台处理计算机(详见计算机软件应用设计方案)(图3)。

4技术指标CCD采用日立TCD1500C- - - x线阵CCD；象素为5000线阵；象素问中心距7m X 7m；半导体激光器：50mW不问断激光器；PCI高速图象采集卡 ：wcAD12/3S；12位数据采集；3M采集频率 ；PIV2.0。

0 禺 - 图 3图 4CPU；内存为256Mbit；硬盘为40G；激光自准直检测光管。

5计算机软件应用设计方案5.1 It.据接收处理软件流程见(图4)。

5.2测量步骤及数据处理用数学模型测量时将轴在(0，2 n)范围内均分为l2等分，在每-等分点上均进行动态测试，根据采集的数据进行处理做为该点的测得值。这样在轴的12等分点上共取得12个测得值。再采用谐波分析方法，对测得值绘成曲线函数并展开成傅利叶级数，这样可去除其它因素如引进的误差，从而提取出轴本身的真实晃动误差。

- 个以2 为周期的周期性函数展开成傅利叶级数为：) ao砉(ae cos bk sin )式中常数：‰'-.fic )dx，傅利叶系数： l厂( )c。s )sin ( '21 3 ..)根据实验测得数据具体求常数项 、傅利叶系数a 、 的方法步骤如下：在实验时取(0，2 )区间内12等分，即每-等分为30。，又设厂( )： ，对应i贝0得函数值 。， ， ，. 。 ，贝02 11lc。s ∑ sinkx，(i0，1，2，，11)对测得数据根据以上公式用VB编程进行计算机 自动处理分析，最终得出被测轴的精度。

6结语本设计主要应用技术领域有：高速图像信号采集及处理；；数据的高速传输；高速、高精度轴系晃动测试的数学模型建立及软件开发；激光自准CCD检测光管的结构及制造。

作者简介：闫冬梅，(1969-)，吉林省长春市，长春职业技术学院汽车分院副教授，本科学历，研究方向电子技术。