摘要:圆度仪是测量工件圆度的高精密仪器，圆度仪在机械制造、科研中起着非常重要的作用，用途也十分广泛。然而，在通用圆度仪的精度越来越高的同时，专业人士对专用圆度检测仪的要求也越来越高，本设计就是专门针对轴承座内孔圆度检测的专用型仪器，为检测提供便利，节省检测时间。

本设计通过资料整合分析了各种圆度检测的方法和用途，简要介绍四种圆度评定的方法，比较优劣，进一步选择适合于轴承座内孔测量的方法。

同时针对特定的被检零件做了简要结构分析，了解其基本形状及尺寸，设计用于此零件的定位及夹紧机构，摒弃通用圆度仪在传动方面体积大的特点，设计同步带轮带动传感器传动的新型传动机构；在考虑检测精度的要求，设计专用的轴承，减少主轴回转误差，以达到技术上的指标。

在机械结构已经设计完的基础上，具体分析机械设备方面的功能及其实现方式，分别针对不同的功能设计多种电路，再将分散模块整合，以达到综合控制的目的。本设计在软件方面，多处采用集成型芯片，不仅更好地达到预期效果，且成本不高。

整合软硬件设计，对部分数据处理程序进行计算机仿真，检验程序的正确性。

本设计所研制的圆度仪机械结构上不仅达到技术要求，且外形精美；软件上采用主芯片控制辅助芯片的方式，具有统一的运行环境和友好的仪器操作界面。

关键词：圆度；空气静压轴承；真空吸附夹紧；数据采集；最小二乘法

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 立题依据-1

1.2 国内外研究状况及水平-1

1.3 发展趋势及应用前景-2

1.4 圆度误差检测方法-2

1.5 圆度误差评定的方法-4

第2章 方案设计-7

2.1 设计的技术要求-7

2.2 专用圆度仪的总体方案设计-7

2.3 机械部分方案设计-7

2.3.1 主轴回转方案-8

2.3.2 检测方式方案-8

2.4 电路软件部分方案设计-9

2.4.1 控制系统方案-9

2.4.2 圆度误差评定方案-10

2.5 最终方案确定-11

第3章 机械结构设计-13

3.1 机械结构整体设计-13

3.2主轴回转模块-14

3.2.1 空气静压轴系设计-14

3.2.2 主轴零部件型号选择-20

3.3 零件定位夹紧模块-21

3.3.1 零件定位机构-22

3.3.2 夹紧机构设计-23

3.4 传感器传动模块-24

3.4.1 传感器类型及型号选择-24

3.4.2 水平横向传动设计-25

3.4.3 水平纵向传动设计-26

3.4.4 垂直传动设计-27

3.5操作显示模块-27

3.6支撑模块-28

3.7机械结构设计综合-29

第4章 系统硬件设计-31

4.1 硬件部分整体设计-31

4.2 主从芯片通讯-31

4.2.1 主控制芯片-31

4.2.2 主从机通讯方式及电路-32

4.3 数据采集芯片-34

4.3.1 传感器信号的预处理-34

4.3.2 光电编码器计数电路-37

4.3.3 A/D转换电路-38

4.4 电机控制-40

4.4.1主轴电机的控制-41

4.4.2 传感器位置定位电机的控制-43

4.5主单片机控制电路-44

第5章 系统软件设计-47

5.1 软件部分整体设计-47

5.2 主控程序的设计-47

5.3 串口通讯设计-48

5.4 数据采集设计-50

5.5 电机控制程序-51

5.6 数据处理-52

5.6.1 误差分离技术-52

5.6.2 最小二乘圆法圆度评定-54

第6章 结论与展望-57

6.1 结论-57

6.2 不足之处及展望-57

参考文献-58

致  谢-59

附录：仿真界面程序-60