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前言：

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在研究的在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)中，所用測(cè)頭為接觸式觸發(fā)式測(cè)頭。觸發(fā)式測(cè)頭是由一套高精度敏感元件組成，它是由萬(wàn)向電子開(kāi)關(guān)感應(yīng)測(cè)頭的觸發(fā)力，并將感應(yīng)信號(hào)輸送到CNC系統(tǒng)和采集卡。觸發(fā)式測(cè)頭相當(dāng)于一個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)，通常情況下測(cè)頭的狀態(tài)處于零位開(kāi)關(guān)閉合，在測(cè)量時(shí)，當(dāng)測(cè)頭探針接觸被測(cè)工件時(shí)，測(cè)頭被向任一方向偏轉(zhuǎn)或頂起開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，這就使得和測(cè)頭相連的處理電路立即斷開(kāi)并隨即發(fā)出測(cè)量信號(hào)：當(dāng)測(cè)頭脫離被測(cè)件后，測(cè)頭又回到原始零位，機(jī)械開(kāi)關(guān)又閉合：

所用到的是公司生產(chǎn)的_1 C2432型接觸式觸發(fā)測(cè)頭，探針重復(fù)定位精度2um,任意方向最大擺角15:_ :

I G2432型接觸式觸發(fā)測(cè)頭沒(méi)有自帶測(cè)頭電路，所以主要是對(duì)IC2432型接觸式觸發(fā)測(cè)頭電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)測(cè)針接觸到被測(cè)工件表面時(shí)，測(cè)頭電路產(chǎn)生3種信號(hào)：（I)脈沖計(jì)數(shù)信號(hào)：輸出寬度很窄的單穩(wěn)態(tài)信號(hào)，給采集卡提供測(cè)點(diǎn)采集中斷信號(hào)。（2)聲音信號(hào)：脈沖計(jì)數(shù)信號(hào)輸出的同時(shí)，發(fā)出短暫的一聲警報(bào)，表示已接觸到工件表面。（3)閃光信號(hào)：與聲音信號(hào)類(lèi)似的報(bào)警功能。

1消抖電路設(shè)計(jì)

當(dāng)探針與被測(cè)件表面接觸時(shí)，測(cè)頭內(nèi)部機(jī)械開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為高電平脈沖輸出。在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或閉合的瞬間，將會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的電平尖刺和抖動(dòng),，這些抖動(dòng)可能會(huì)影響信號(hào)的電平識(shí)別，帶來(lái)難以預(yù)計(jì)到的誤差，因此對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，得到平滑的脈沖是很必要的。這里選擇集成電壓比較器Livmi來(lái)消除脈沖信號(hào)中的毛刺和抖動(dòng)，如圖2所示。

當(dāng)測(cè)頭產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)后，由于每次產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)的高低電平周期都不一致，而且每次產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)，這樣就會(huì)影響CNC系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的采集，并且還會(huì)影響測(cè)量程序的速度，一般情況下CNC加工中心對(duì)數(shù)據(jù)的采集是由_定寬度的單穩(wěn)態(tài)信號(hào)觸發(fā)的，所以這里就是要把測(cè)頭的觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)變成單穩(wěn)態(tài)信號(hào)，圖3所示，本文采用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74HC221芯片來(lái)產(chǎn)生單穩(wěn)態(tài)信號(hào),741丨< :221工作在-0.5V ~ +7. UV單電源條件下，輸入電壓在1.5V之間。74IIC22I單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有兩種輸入，A為低電平有效，B為高電平有效，有兩種輸出，正好相反，用外接的電阻電容作定時(shí)元件。

3聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì)

此處設(shè)計(jì)了一種常規(guī)的聲光報(bào)警電路，聲音報(bào)警采用小功率蜂鳴器，光學(xué)報(bào)警采用一個(gè)發(fā)光二極管.如圖3所示，I.VI311消抖輸出信號(hào)通過(guò)74LS74雙U觸發(fā)器對(duì)單穩(wěn)態(tài)脈沖進(jìn)行展寬，然后進(jìn)入另一個(gè)74HC221單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)芯片，輸出單穩(wěn)態(tài)信號(hào)帶動(dòng)小功率蜂鳴器,，QI311消抖輸出信號(hào)通h 75452芯片提高信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，然后點(diǎn)亮LED作為發(fā)光提示信號(hào).，

4CNC系統(tǒng)測(cè)頭接口

對(duì)工件測(cè)量時(shí)，為了保護(hù)測(cè)頭不被工件撞壞，測(cè)頭探測(cè)到工件后CNC系統(tǒng)要控制測(cè)頭立即停下來(lái)，并按事先的路徑安全返回進(jìn)行下一點(diǎn)的測(cè)量。所以當(dāng)測(cè)頭碰到工件后產(chǎn)生的脈沖信號(hào)可作為數(shù)控系統(tǒng)的Skip跳步信號(hào)輸入到CNC系統(tǒng)控制器中，從而保護(hù)測(cè)頭被撞壞并進(jìn)行下一點(diǎn)的測(cè)量._ _般測(cè)頭電路輸出的脈沖信號(hào)和CNC系統(tǒng)Slup跳步信號(hào)電平不匹配，所以要通過(guò)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換。

5 Fanuc18i/21i CNC系統(tǒng)

在Fam.ir系統(tǒng)中，CNC系統(tǒng)面板上接口的_Xn₊₄. 7鍵和G3 I指令一起被用于加工中心的測(cè)量.，圖4為_Faiim,2 nCNC系統(tǒng)面板矩陣鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)圖，在測(cè)量過(guò)程中，測(cè)頭產(chǎn)生觸發(fā)使x„ +4. 7開(kāi)關(guān)閉合（也就是把* KC 和* K Y D⁷兩接口短路），則CNC系統(tǒng)就自動(dòng)產(chǎn)生Skip跳步信號(hào)輸入到CNC系統(tǒng)的控制器端配合_（;31指令進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)量：

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