淘宝三丰千分表 三丰千分表不灵敏了怎么调

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设计的485通信交互电路板被干扰了,我是如何分析排除的

电磁辐射,在我们身边无处不在

在自动化控制应用领域,我们应用的控制器件形式多样。比如驱动部件有中间继电器、接触器、变频器、伺服等,中枢控制部件有PLC、单片机等。中枢部件是一整台设备的"大脑",它们的稳定与否直接决定整台设备是否能够可靠有效的运行。决定中枢部件是否稳定的因素有很多,有结构设计的原因,有元器件质量方面的原因,还有电磁干扰的原因等等。

在自动化控制中,我们设计中枢控制部件或功能应用板的时候,最难以避免的就是上面提到的电磁干扰对我们造成的困扰。电磁干扰无处不在,有内部的,比如元器件的质量、布局,PCB制板的走线是否合理,电路设计的抗干扰措施是否到位。同时也还有外部的,比如周围的驱动部件,大功率应用部件及电源产生的电磁辐射等。电磁干扰看不到测不到,只有在测试的时候通过表象来判断这种干扰的形式从而找到应对解决的办法。

我曾经在设计一块功能板的时候就碰到过周围驱动部件的电磁辐射对这块功能板造成了影响。下面就通过这个例子来了解一下,遇到这种干扰的问题该如何解决。

功能板的设计布局

这块功能板的主要功能是读取精密测量仪器(用的是三丰的数字千分表)的数值,通过RS485总线传输到中枢(用的是PLC)。整个设计过程都比较顺利,在单独测试的时候也没有出现过什么问题。但是在这块功能板装入电柜测试的时候却出现了问题。

经过观查,发现这块功能板读取千分表数值的时候偶尔会出现乱码或者其中的一位数字出现跳变。因为在单独测试的时候没有这种问题出现,所以可以排除程序上的原因。功能板在电柜里的接线都到位了,接地也可靠,布局也合理,接线应该没有问题。在检查外部接线时发现,功能板与千分表的通信信号线是跟着伺服电机的动力线、编码器线、刹车线捆在一起接入电柜的,而且这根信号线还没有屏蔽层。跟据经验不难判断出,这是伺服电机的电磁干扰对信号线造成的干扰。

这种干扰解决起来也容易,最容易的方式是把那根信号线单独抽出来从另一个方向走,避开伺服电机的动力线或给这根信号线加上屏蔽层就可以了。但是我认为,还是要从功能板本身来解决比较好。因此我选择了后一种方式,就是提高功能板的抗干扰能力。

图1 功能板输出侧

我们来分析一下这种干抗是如何造成的。首先,伺服电机的动力线对外的干扰是比较大的,特别是功率大的电机。这种电磁辐射通过藕合进入与之并行的信号线,对信号线的高低电平造成影响。

图1中,CK、DAT这两根就是从千分表到单片机的信号线。对单片机而言,这两根都是输入信号线。REQ是单片机的输出信号线。

图2 外部端口电路

图2中可以看出CK、DAT两根信号线与外部千分表构成的信号回路。单片机的I/O口的输出电流比较小,只有180uA左右,因此在CK、DAT输入信号线上的两个4.7K上拉电阻就决定了整个信号回路的工作电流大小。通过计算得出这个工作电流在1mA左右(5/4.7=1.1mA)。

一个回路中的工作电流很小,因外部强电磁干扰而藕合进来的电流大于这个工作电流时,那么这个工作电流就会出现波动。在高频信号处理的时候,这个波动就足以出现信号读取的失帧现象。

分析出了原因,就可以着手改进这个电路。即然电流太小,那么就可以加大这个工作电流,让这个工作电流起主导作用。这里我把4.7K的上拉电阻换成了1K,通过计算可以得出工作电流在5mA左右(5/1=5mA)。更换完成后再去测试,原来出现的问题得到完美解决。

这里要注意的一点是,工作电流并不是越大越好。在数字电路中,5mA算是比较大的电流了,电流过大容易出现器件烧毁的情况。单片机的I/O口电流承受能力也是有限制的。我这里用到的是STC单片机,每个I\O的最大工作电流是20mA,整个单片机的工作电流是90mA。因此,最多只能配制12个这样的I\O口,如果超过12个建议增加转换电路。

下面科普一下如何做好电子电路系统中的抗干扰设计和抗干扰设计的基本原则。如果能应用好这些原则,就能很好的设计出一个抗干扰能力比较强的产品,也能让我们在以后的成品测试过程中减少许多不必要的困扰。

形成干扰的三个基本因素

(1)干扰源,指产生干扰的元件、设备或信号。如:雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。

(2)传播路径,指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。

(3)敏感器件,指容易被干扰的对象。如:A/D、D/A变换器,单片机,数字IC,弱信号放大器等。

抑制干扰源

抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。抑制干扰源的常用措施如下:

(1)继电器线圈增加续流二极管,消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后,增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。

(2)在继电器接点两端并接火花抑制电路(一般是RC串联电路,电阻一般选几K 到几十K,电容选0.01uF),减小电火花影响。

(3)给电机加滤波电路,注意电容、电感引线要尽量短。

(4)电路板上每个IC要并接一个0.01μF~0.1μF高频电容,以减小IC对电源的影响。注意高频电容的布线,连线应靠近电源端并尽量粗短,否则等于增大了电容的等效串联电阻,会影响滤波效果。

(5)布线时避免90度折线,减少高频噪声发射。

(6)可控硅两端并接RC抑制电路,减小可控硅产生的噪声。

齿轮精密测量之影像测量仪与三坐标测量仪

影像测量仪是一种"基于成像在光电耦合器件上的光学影像系统(简称影像系统),通过光电耦合器件采集,经过软件处理成像,显示在计算机屏幕上,利用测量软件进行几何运算得出最终结果的非接触式测量仪器"。测量软件通过数字图像处理技术提取工件表面的坐标点,再利用坐标变换和数据处理技术转换成坐标测量空间中的各种几何要素,从而得到被测工件几何尺寸和形位公差等参数。

1、影像测量仪发展概述

20世纪70年代后期,尤其是在David Marr教授建立"计算视觉(Computational Vision)"理论框架以来,图像处理技术和图像传感器获得了快速发展。随着坐标测量技术的日趋发展与成熟,在以光学比较为基础的光学测量领域里,坐标 测量方法的发展应用有了更进一步的实质性进展。

1977年,美国View Engineering公司发明了世界上第一台由电机驱动XYZ轴的RB-1影像测量系统(见图1),它是一台控制终端整合了视频检测和软件测量的自动影 像测量仪。此外,Mechanical Technology公司的Boice Vista系统则充分借鉴了坐标测量机的优势,在坐标测量机的测头上集成了一个视频图像测量系统,该系统可以将测量数据与预先编制好的标称尺寸和公差进行比较。

这两台仪器通过不同途径借鉴了坐标测量机的坐标测量原理,将被测量物体的图像投影到坐标系中。其测量平台继承了坐标测量机的形式,但其测头与光学投影仪相 似。这些仪器的出现开辟了一个重要的测量仪器行业,即影像测量仪行业。上世纪80年代初,影像测量技术有了重要的发展。1981年,ROI公司开发出光学 影像探针(见图2),可以替代坐标测量机上的接触式探针进行非接触式测量,从此这个光学配件就成了影像设备的基础部件之一。在80年代中期,市场上又出现 了带高放大倍率显微镜目镜的影像测量仪。

进入上世纪90年代,随着CCD技术、计算机技术、数字图像处理技术、LED照明技术、直流/交流伺服驱动技术的发展,影像测量仪产品获得了巨大的发展。 更多的厂商进入到影像测量仪产品市场,共同推进了影像测量仪产品的发展。2000年以后,我国在该领域的技术水平不断提高,有关影像测量技术研究的文献也 不断出现;国内企业(如天准、智泰、怡信、赛克数码、新天等公司)所开发的影像测量仪在生产规模、品种和质量上也不断有所提升和发展。2009年我国制定 了国家标准GB/T24762-2009:产品几何技术规范(GPS)影像测量仪的验收检测和复检检测,它适用于XY平面直角坐标系的影像测量仪,包括在 垂直于平面直角坐标系Z方向上具有定位或测量功能的影像测量仪。

2、影像测量仪的评估

我们不妨从仪器结构、关键技术指标等方面对影像测量仪产品进行评价。

(1)外观与结构

精密测量仪器类产品的外观与结构是用户选择的重要依据。好的产品外观与结构,给人以稳重、可靠、精密的感觉,往往是决定一款产品在市场获得成败的重要因素。

目前影像测量仪的结构形式主要有立柱式结构、固定桥式结构与移动桥式结构。立柱式结构和固定桥式结构在小量程的影像测量仪中应用都很广泛,各有优势。移动桥式结构主要用在特大量程的影像测量仪中。立柱式结构的优势在于结构紧凑、占用场地小、装取工件方便;固定桥式结构的特点是产品稳重、大气,但占用场地较大,装取工件不太方便;移动桥式结构则容易实现大量程测量,测量过程中工件固定不动。

(2)光源系统

光源系统在影像测量仪中起着至关重要的作用,直接决定着一台影像仪性能的好坏、功能的强弱。好的光源系统可帮助影像测头获取清晰、锐利、均匀一致的正确图像,确保测量的精度与重复性。为实现对不同材质、不同形状、不同种类的工件提供有效的照明,完成复杂的测量任务,影像测量仪通常都会提供三种照明光源:表面光源、轮廓光源、同轴光源。

表面光源为工件上表面的测量提供照明。好的表面光源,要能提供不同入射角度和不同入射方向的照明,确保不同的工件获得一致的照明效果。

轮廓光源为工件外轮廓、通孔等测量提供照明。轮廓光源通常安装在影像测量仪的底座上,在工作时,图像上被工件阻挡部分成像为黑色,无阻挡部分为白色,帮助影像测头获得黑白分明、对比度高、边界清晰的工件图像。在轮廓光源照明下,仪器往往能达到最高的测量精度。

同轴光源沿着镜头光轴方向投射到工件表面, 可为工件的高反射率表面和深孔部位的测量提供照明。

(3)多测头集成

影像测头在二维尺寸测量上具备无可比拟的速度优势,但影像测头也有其不擅长的地方,在三维测量中,测量效率不够高、工件侧面特征无法测量等。由此就出现了多测头集成的需求,综合使用影像测头、接触式测头、激光测头和白光测头等,可针对不同的工件及不同的测量需求,选择最合适的测量方式,以便提供最佳的测量精度以及最好的测量效率。在二维尺寸的大批量检测时,可使用影像测头;在测量复杂工件侧壁,而对效率要求又不高的情况下,可选择接触式测量;在复杂工件的三维测量中,如果对效率要求很高,可使用白光测头或激光测头。

(4)测量性能

精度是测量仪器的根本,精度是用户选择仪器的最重要指标之一。影像测量仪的测量精度主要取决于影像测头的质量、照明光源系统性能、仪器运动及定位精度,数据处理测量软、硬件的质量和水平也是极其重要的影响因素。 作为自动化测量仪器,影像测量仪的测量效率是客户最为看重的要素之一。高测量效率可以减少设备投入、提高生产效率、降低人工费用等。

(5)测量功能

影像测量仪的基本测量功能通常包括:点、线、圆、弧等多种基本几何量的测量,在测量方式上,提供多种提取及构建方式;提供多种形状公差和位置公差的测量;提供多种坐标系建立方式;提供手动测量与自动批量测量;批量测量程序可记录测量基元、提取方式、机台操控、光源控制、自动聚焦等过程;可导入导出CAD图纸;测量数据输出到指定格式的报表中。 除了这些基本测量功能外,仪器厂商通常还会提供SPC、图纸比对、离线编程、定制输出报表等扩展功能。部分厂商还会针对特定用户行业的测量需求,开发相应的专用软件或硬件,增加仪器测量功能,如小模数齿轮测量、试验筛校准等。

(6)其他方面

产品易用性、对环境的适应性、操作界面是否人性化等方面,也是判别仪器性能的重要因素。是否能方便建立测量任务、制定及输出报表、机台操控等,影响用户对仪器的接受程度。

仪器的长期稳定性,测量方案的提供,客户服务的响应速度,交货周期、定制化开发能力等等,都是影响客户选择影像测量仪产品的重要因素。

三坐标测量仪是指在一个六面体的空间范围内,能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器,又称为三坐标测量机或三坐标量床。三坐标测量仪又可定义“一种具有可作三个方向移动的探测器,可在三个相互垂直的导轨上移动,此探测器以接触或非接触等方式传递讯号,三个轴的位移测量系统(如光栅尺)经数据处理器或计算机等计算出工件的各点(x,y,z)及各项功能测量的仪器”。三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。

三坐标测量仪三轴均有气源制动开关及微动装置,可实现单轴的精密传动,采用高性能数据采集系统。应用于产品设计、模具装备、齿轮测量、叶片测量机械制造、工装夹具、汽模配件、电子电器等精密测量。

三坐标测量仪的基本构成

1、 X向横梁:采用精密斜梁技术。

2、Y向导轨:采用独特的直接加工在工作台上的整体下燕尾槽定位结构。

3、导轨方式:采用自洁式预载荷高精度空气轴承组成的四面环抱式静压气浮导轨。

4、驱动系统:采用本产高性能DC直流伺服电机、柔性同步齿形带传动装置,各轴均有限位和电子控制,传动更快捷、运动性能更佳。

5、Z向主轴:可调节的气动平衡装置,提高了Z轴的定位精度。

6、控制系统:采用进口的双计算机三座标专用控制系统。

7、机器系统:采用计算机辅助3D误差修正技术(CAA),保证系统的长期的稳定性和高精度。

8、测量软件:采用功能强大的3D-DMIS测量软件包,具有完善的测量功能和联机功能。

三坐标测试仪的功能原理

简单地说,三坐标测量机就是在三个相互垂直的方向上有导向机构、测长元件、数显装置,有一个能够放置工件的工作台(大型和巨型不一定有),测头可以以手动或机动方式轻快地移动到被测点上,由读数设备和数显装置把被测点的坐标值显示出来的一种测量设备。显然这是最简单、最原始的测量机。有了这种测量机后,在测量容积里任意一点的坐标值都可通过读数装置和数显装置显示出来。测量机的采点发讯装置是测头,在沿X,Y,Z三个轴的方向装有光栅尺和读数头。其测量过程就是当测头接触工件并发出采点信号时,由控制系统去采集当前机床三轴坐标相对于机床原点的坐标值,再由计算机系统对数据进行处理。


三坐标测试仪的知名品牌

1.ZEISS蔡司

始于1846年德国,是全球领先的光学、精密工程及电子观测制造商,在光学及光电子学领域处于领先地位的全球性国际化公司。1973年蔡司就已经成功制造世界上第一台CNC三坐标测量机-UMM500。同时蔡司不断开发新技术与推出新产品,到现在为止已拥有多个国际专利。蔡司测量机在航空、航天、汽车、电子、机械与塑料等多个行业中得到广泛的使用。

2.HEXAGON海克斯康

创建于1975年瑞士,其测头技术在机床工具行业享有盛名。海克斯康测量技术主要包括两个部分:“大尺寸计量”,主要包括山体测量、城市测绘、道路干线、隧道桥梁、以及其它建筑工程的的测量。“小尺寸计量”,关注更加精密的尺寸测量任务,面向制造业提供的各种产品,包括汽车、航空航天、机床、军工、加工制造以及日用消费品。

3.Mitutoyo三丰


日本著名测量仪品牌,全球测量方案和测量设备专业提供商,专注于测量方案和测量设备的全球性公司,在整个量具行业独占鳌头。主要产品包括:量具行业的各个项目,包括:千分尺、卡尺、深度尺、内径千分尺、千分表、杠杆千分表、高度尺、微分头、量块、线性测微器、光栅尺、粗糙度仪、轮廓测量仪、显微镜、硬度计、三坐标测量机等。

4.Wenzel温泽

德国温泽集团是计量领域创新的先驱。温泽多样化的产品提供了三维测量、计算机断层扫描、光学高速扫描等多个行业的独特解决方案。温泽集团的技术解决方案在汽车、航空航天、发电及医疗等众多行业中有大量应用。温泽在全球范围内已交付安装超过10,000台测量设备。其子公司和业务伙伴在超过50个国家销售产品,并提供售后服务以满足客户需求。

5.Nikon尼康

尼康旗下仪器事业部,始于1917年日本,全球知名的光学仪器品牌,较早采用工业陶瓷技术的测量机品牌,历史悠久/全球著名的光学产品设计和制造商,尼康已成为全球最为知名的品牌,在光学仪器市场牢牢占据了领先地位,作为唯一一家生产自用玻璃的显微镜企业,整个生产活动为其提供了细致入微的品质保证。凭借在光学仪器领域 90 多年持续不断的专家知识积累,加之将提高创新能力和诚信作为公司全球使命,尼康自始至终都站在光学和技术创新的最前沿。

6.COORD3伯赛

创于1973年意大利,美国Perceptron旗下,全球激光在线测量技术领先者,致力于三坐标测量机设计、制造及销售的大型跨国公司,Perceptron Inc. (NASDAQ:PRCP)1981年成立于美国汽车之都底特律,有超过30年的测量经验,是全球激光在线测量技术的领导者。在全球,有超过900套系统,12,000台Perceptron测量传感器,超过3,000台Coord3三坐标机正在被使用。Perceptron总部位于美国密歇根州普利茅斯,业务遍及全球,在巴西、中国、捷克共和国、法国、德国、印度、意大利、日本、新加坡、西班牙和英国拥有子公司。

7.Accretech东京精密

东精精密设备(上海)有限公司作为日本东京精密在中国的业务纽带,负责东京精密生产的所有产品在中国的销售及服务工作。公司产品主要有两部分构成:计量测试设备及半导体制造设备。计量测试设备产品主要用于汽车备件,航空航天等精密机械加工行业。半导体制造设备应用于芯片制造,测试,封装行业。

8.法如FARO


始于美国,测量仪十大品牌,FARO是全球最值得信赖的三维测量、成像和实现技术供应商。主要从事计算机辅助测量设备和软件的开发和销售。公司开发和提供前沿的三维数据获取、三维测量和分析解决方案,面向制造、建造、工程和公共安全等广泛行业。

9.AEH爱德华

爱德华是总部位于德国,在中国、德国和法国均设有研发与生产基地,横跨欧亚大陆的大型测量产业集团。西安爱德华测量设备股份有限公司,是中国较早从事坐标测量设备研发、生产与销售的、持续推进科技创新与成长的智慧型企业之一。自1997年成立,技术研发和创新就被爱德华看作是企业赖以生存的根本和成长的源动力。凭借雄厚的科技创新实力,爱德华将先进的设计理念、科学的产品制造模式、强大的软件功能和网络技术进行了很好的结合,致力于向用户提供专业、高效、智能的测量解决方案。

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