一、设计方案1.1端面跳动的定义跳动公差有圆跳动公差和全跳动公差两个特征项目，端面跳动是指圆跳动公差，即实际被测要素在无轴向移动的条件下绕基准轴线旋转一周过程中，由位置固定的指示表在给定的测量方向上对该实际被测要素测得的最大与最小值之差。1.2端面跳动的测量传统测量端面跳动误差是人工用接触法测量，一方面由于存在测量力带来测量误差；另一方面测量效率不高。通常的测量方法是采用导向套或V型块来体现基准轴线，用顶尖对工件实现定位。这种方法的缺点是通用性差，有时还需要增设夹紧装置，而且轴向定位的误差影响测量结果。随着计算机集成制造（CIM）在制造企业的逐步推广，构建集成质量控制系统尤为必要，而这个系统的建立是以各种检测仪器的计算机应用为基础的，因此，开发包括端面跳动误差在内的新型形位误差微机化检测仪势在必行。因此本设计在传统端面跳动测量机构的基础上采用电感式位移传感器实时的将断面的跳动量送入单片机进行数据处理、显示，操作人员可直接从显示器中读出回转工件的端面跳动值，这一方法，一来消除了接触法测量力带来的误差，同时也消除了人工读数时产生的误差。二、测量机构设计2.1总体设计端面跳动测量机构的组成包括三坐标工作台，支承机构，传感器和其他电路部分。2.2水平导轨的设计端面跳动测量中，需要根据工件及传感器的安装来调节位置，因此要进行导轨的设计。水平导轨采用如图所示的双矩形组合导轨设计，这种导轨的制造和检测容易，承载能力大，辅助导轨面用压板调节间隙，导向面用镶条调节间隙。导向面在平导轨的两内侧，导向面的距离较小，加工测量方便，可取较小的间隙，导向精度高。图1水平导轨2.3竖直导轨的设计竖直导轨的设计要考虑到重力的影响，因此需加上紧固螺母。其他部分采用与水平导轨相同的设计。1图2竖直导轨2.4基座的设计为减小测量机构的力变形，需合理选基座的各个参数。假设工件的质量为6~10kg，则基座的壁厚应至少为8mm，基座的材料选用铸铁即可。三、电路设计3.1测量电路原理图测量电路原理图见图3。在检测机构电路设计和元器件选型中既要保证测量精度和测量效率，又要具有高效的可靠性、稳定性及元器件的兼容性。图3检测机构的测量电路原理图3.2步进电机的选择3.2.1相关参数本设计中，步进电机选用永磁式步进电机42BY48H07A，它主要用于医疗仪器、工业自动化和办公自动化等场合，相关参数如下：相数4相步矩角7.5°电压12V相电流0.2A电阻60Ω启动转矩60g.cm最大静转矩400g.cm绝缘等级E额定功率4.2W表1步进电机参数2减速器步进电机电感测微仪信号滤波放大器A/D转换单元单片机数据处理单元显示单元被测转轴3.2.2驱动方式步进电机采用4相8拍驱动方式，即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA导线颜色123456785红++++++++4橙---3黄---2粉---1蓝---表2步进电机驱动时序3.2.3驱动电路图4步进电机驱动电路3.2.4驱动芯片本设计中选用ULN2803作为步进电机的驱动芯片，该芯片具有高电压大电流的特点，广泛用于计算机、工业和消费产品中。其最大额定值如下：额定值符号值单位输出电压VO50V输入电压VI30V集电极电流-连续IC500mA基集电流-连续IB25mA工作环境温度范围TA0至+7℃保存温度范围Tsig-55至+150℃结温Tj125℃表3ULN2803最大额定值3.3传感器的选择现假设本测量机构所能测量工件的跳动公差等级为3-6级，直径为10-70mm，允许的跳动误差为2-10μm,测量最大长度120mm.考虑到测量工件和传感器分别作匀低速转动和滑动，震动较轻，根据传感器的选取原则，现选择动态分辨率为0.3-0.5μm的LY101系列传感器。本检测机构采用电感式位移传感器，该传感器利用差动电感原理（半桥型）工作，外3形小巧，性能稳定。测量时，测杆和被测物体一起移动，它将带动磁芯一起在传感器的线圈中移动，从而使差动式传感器的两个线圈的阻抗发生大小相等但极性相反的变化。通过测量电路的处理，就可以得出运动的大小和方向。传感器的主要特征参数见表1.测量范围测杆行程导向形式线性度工作温度温度漂移激励频率输出±0.5mm2.5mm滚动0.15％FS1-40℃℃0.15um/℃19KHz0-10mV表4LY101系列传感器的特征参数表跳动误差的变化量很小，传感器输出的信号也十分微弱，通...
