labview软件的几何公差测试系统设计(附件)
通过查阅资料了解到我国形位误差测量与评定理论的研究还不够系统和完善，还不能完全满足实际生产应用的需要。因此，研发具有实用价值、测量成本低廉、测量效率高的几何公差综合测量装置，是生产发展的需要,具有重要的现实意义。本课题利用LabVIEW软件设计了几何公差测试系统，该系统包括软件和硬件两大部分，硬件有计算机和数显百分表；软件程序包括数据采集系统、首页、形状公差数据及分析、方位公差数据及分析、位置公差数据及分析、跳动公差数据及分析、合格判断、数据保存和读取。经过实测，该系统能测量和分析直线度、平面度和圆度等。关键词 几何公差，形状公差，数据采集，LabVIEW
目 录
1 引言 1
1.1 国内外几何量检测发展概况和最新发展趋势 1
1.2 研究内容 2
2 几何误差项目检测方法和评定 2
2.1 几何误差的定义及分类 2
2.2 几何误差的检测和评定 3
3 几何公差测试系统设计 10
3.1 测试系统结构组成及软件介绍 10
3.2 系统的总体设计 11
3.3 首页 12
3.4 形状公差数据及分析 12
3.5 方向公差数据及分析 14
3.6 位置公差数据及分析 15
3.7 跳动公差数据及分析 17
3.8 合格判断程序 18
3.9 数据保存与读取 20
4 几何误差测量数据采集平台 21
5 几何公差测试系统在经济和环保方面的意义 23
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 引言
机械零件的几何精度是用来表示这个机械零件的一个重要的质量指标，零件的外形大小和位置误差都会对机械、仪器的工作精度、寿命等机能都会有直接的影响[1]。为了确保机器产物的质量，确保机器零件的互换性，关于几何公差的标准，在我国也发布了属于自己的国家标准，如GB/T 1182—2008《产品几何技术规范（GPS零件的形位公差图标）几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注》、GB/T 4249—2009《产品几 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
何技术规范（GPS）公差原则》等。
对机械零件的几何公差进行测量、评定，不单单是可以看作是产品验收是否合格的参照，并且也可以为提高零件的加工精度供应靠得住的数据以及提高零件的装配精度供应可信赖的数据[2]。为此，在几何误差检测方面，我国也公布了一系列国家标准和机械工业标准，如GB/T 1958—2004《形位和位置公差检测规定》和直线度、平面度、圆度、同轴度误差检测标准，利用这些标准来精确检测和评定几何误差的合格性。
对于机械零件的几何误差，目前在现实生活中应用相对比较多的检测装备包括三坐标测量仪、圆度测量仪、平板和表架以及专用量具等[3]。其中对于三坐标测量仪和圆度测量仪它们的使用不是很普遍，主要是它们的价格比较贵，并且也不是很经济；对于平板及表架等通用工量具的使用，即使它们使用起来比较简单并且可以测量东西比较多，但是相对其他的测量工具来说，它们的精度就不会太高，而且对操作者来说，操作起来比较困难，利用效率也会很低；对于专用量具来说，因为它们只能用于固定的公差特性项目或者是指定结构，所以它的测量功能比较单一，也不满足使用的普遍性要求，因此应用范围比较小[4]。
1．1 国内外几何量检测发展概况和最新发展趋势
对于形位误差以及它的测量的研究来说，在欧美等工业发达国家对其研究还是比较早的，一直到现在差不多有将近一百年的发展，因此无论在形位误差的理论研究方面还是在测量设备开发方面都要比其他国家有着明显的优势。我国为了紧跟国际发展，从20世纪70年代末80年代初开始国内一些专业人士对形位误差进行比较系统的研究。自从我国发布了属于自己国家标准的形状公差和位置公差以来，关于形位误差测量与评定理论的研究进展有了不小的成就，已经由一开始对直线度、平面度、圆度和圆柱度的评定慢慢的扩展到对圆锥度、对称度、平面孔组位置度及跳动等位置误差项目的评定，也有一些研究人员针对不同类型的机械零件，研究与开发了形状位误差的各种测量方法和数据处理方法[5]。对于长度和角度误差测量评定，显然加大了形位误差的测量与评定难度。从整体上看，目前我国形位误差测量与评定理论的研究还远远不够完善，也没有完整的系统，因此还不能够彻底满足现实生产应用的需要。我国有很多机械加工企业，因为他们对形位误差检测装置和检测方法许多年来都没有太大的改善，所以很显然落后于现有的先进加工技术的发展，导致自己的生产水平与世界先进水平有了明显的差距，更严重的是，我国的机械工业的发展也因此而变得缓慢。因而，研发具有实用价值、测量成本不贵、测量效率也比较高的几何公差综合测量装置，是现今生产发展的必然结果,对未来的生产也具有重要的现实意义[6]。
总之,在现如今计算机技术的发展如此之快,如果想要让自己的测试系统的设计不落后，而且还要满足客户的种种要求，你就必须要利用好现有的计算机技术，将它运用到你的系统设计中，并且还要让你系统具有开放性、兼容性以及能够满足实际需要而不断更新的可能。因此,利用虚拟仪器来组建自己的测试系统不失为一种好的选择。
1．2 研究内容
机械零件的几何精度是用来表示这个机械零件的一个重要的质量指标，零件的外形大小和位置误差都会对机械、仪器的工作精度、寿命等机能都会有直接的影响[7]。对机械零件的几何公差进行测量、评定，不单单是可以看作是产品验收是否合格的参照，并且也可以为提高零件的加工精度供应靠得住的数据以及提高零件的装配精度供应可信赖的数据。本课题利用LabVIEW软件设计一种几何公差测试系统，来提高中小型机械零件形位误差的检测效率，降低检测成本。
2 几何误差项目检测方法和评定
2．1 几何误差的定义及分类
几何误差是指在对零件测量时所得的实际测量值相对于理想值的变动量，是几何公差的控制对象[8]。几何误差值在不大于相应的几何公差值时，则我们就会认为该零件是合格的。
几何误差的种类差不多有四种，分别为形状误差、方向误差、位置误差和跳动误差[9]。形状误差是指在对零件测量时所得的实际测量值相对于理想值的变动量，而理想值的位置应符合最小条件。什么叫最小条件呢?便是理想要素刚好在符合最小条件的地方时，实际值相对于理想值的最大变化值为最小。方向误差是指实际值相对于其已经确定方向的理想值的变动量，理想值的方向由基准确定。方向误差值的大小主要由基准所确定的方向的最小包容区域U（简称定向最小区域）的宽度fU或直径ΦfU来表示。位置误差是指实际值相对于已经确定位置的理想值的变动量，理想值的位置由基准和理论正确尺寸确定。位置误差值用定位最小包容区域（简称定位最小区域）的宽度或直径来表示。定位最小包容区域是指以理想要素的位置为中心来对称地包容实际关联要素时拥有最小宽度或最小直径的包容区域。定位最小包容区域的形状与位置公差带的形状一样的，但前者的宽度或直径是由实际关联要素本身决定。通常，实际关联要素上只有一个测点与定位最小包容区域接触。位置误差值即为这个接触点至理想要素所在位置的间隔的两倍。跳动误差是指被测要素绕基准轴线环绕一周或好几周时的最大变动量[10]。
目 录
1 引言 1
1.1 国内外几何量检测发展概况和最新发展趋势 1
1.2 研究内容 2
2 几何误差项目检测方法和评定 2
2.1 几何误差的定义及分类 2
2.2 几何误差的检测和评定 3
3 几何公差测试系统设计 10
3.1 测试系统结构组成及软件介绍 10
3.2 系统的总体设计 11
3.3 首页 12
3.4 形状公差数据及分析 12
3.5 方向公差数据及分析 14
3.6 位置公差数据及分析 15
3.7 跳动公差数据及分析 17
3.8 合格判断程序 18
3.9 数据保存与读取 20
4 几何误差测量数据采集平台 21
5 几何公差测试系统在经济和环保方面的意义 23
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 引言
机械零件的几何精度是用来表示这个机械零件的一个重要的质量指标，零件的外形大小和位置误差都会对机械、仪器的工作精度、寿命等机能都会有直接的影响[1]。为了确保机器产物的质量，确保机器零件的互换性，关于几何公差的标准，在我国也发布了属于自己的国家标准，如GB/T 1182—2008《产品几何技术规范（GPS零件的形位公差图标）几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注》、GB/T 4249—2009《产品几 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
何技术规范（GPS）公差原则》等。
对机械零件的几何公差进行测量、评定，不单单是可以看作是产品验收是否合格的参照，并且也可以为提高零件的加工精度供应靠得住的数据以及提高零件的装配精度供应可信赖的数据[2]。为此，在几何误差检测方面，我国也公布了一系列国家标准和机械工业标准，如GB/T 1958—2004《形位和位置公差检测规定》和直线度、平面度、圆度、同轴度误差检测标准，利用这些标准来精确检测和评定几何误差的合格性。
对于机械零件的几何误差，目前在现实生活中应用相对比较多的检测装备包括三坐标测量仪、圆度测量仪、平板和表架以及专用量具等[3]。其中对于三坐标测量仪和圆度测量仪它们的使用不是很普遍，主要是它们的价格比较贵，并且也不是很经济；对于平板及表架等通用工量具的使用，即使它们使用起来比较简单并且可以测量东西比较多，但是相对其他的测量工具来说，它们的精度就不会太高，而且对操作者来说，操作起来比较困难，利用效率也会很低；对于专用量具来说，因为它们只能用于固定的公差特性项目或者是指定结构，所以它的测量功能比较单一，也不满足使用的普遍性要求，因此应用范围比较小[4]。
1．1 国内外几何量检测发展概况和最新发展趋势
对于形位误差以及它的测量的研究来说，在欧美等工业发达国家对其研究还是比较早的，一直到现在差不多有将近一百年的发展，因此无论在形位误差的理论研究方面还是在测量设备开发方面都要比其他国家有着明显的优势。我国为了紧跟国际发展，从20世纪70年代末80年代初开始国内一些专业人士对形位误差进行比较系统的研究。自从我国发布了属于自己国家标准的形状公差和位置公差以来，关于形位误差测量与评定理论的研究进展有了不小的成就，已经由一开始对直线度、平面度、圆度和圆柱度的评定慢慢的扩展到对圆锥度、对称度、平面孔组位置度及跳动等位置误差项目的评定，也有一些研究人员针对不同类型的机械零件，研究与开发了形状位误差的各种测量方法和数据处理方法[5]。对于长度和角度误差测量评定，显然加大了形位误差的测量与评定难度。从整体上看，目前我国形位误差测量与评定理论的研究还远远不够完善，也没有完整的系统，因此还不能够彻底满足现实生产应用的需要。我国有很多机械加工企业，因为他们对形位误差检测装置和检测方法许多年来都没有太大的改善，所以很显然落后于现有的先进加工技术的发展，导致自己的生产水平与世界先进水平有了明显的差距，更严重的是，我国的机械工业的发展也因此而变得缓慢。因而，研发具有实用价值、测量成本不贵、测量效率也比较高的几何公差综合测量装置，是现今生产发展的必然结果,对未来的生产也具有重要的现实意义[6]。
总之,在现如今计算机技术的发展如此之快,如果想要让自己的测试系统的设计不落后，而且还要满足客户的种种要求，你就必须要利用好现有的计算机技术，将它运用到你的系统设计中，并且还要让你系统具有开放性、兼容性以及能够满足实际需要而不断更新的可能。因此,利用虚拟仪器来组建自己的测试系统不失为一种好的选择。
1．2 研究内容
机械零件的几何精度是用来表示这个机械零件的一个重要的质量指标，零件的外形大小和位置误差都会对机械、仪器的工作精度、寿命等机能都会有直接的影响[7]。对机械零件的几何公差进行测量、评定，不单单是可以看作是产品验收是否合格的参照，并且也可以为提高零件的加工精度供应靠得住的数据以及提高零件的装配精度供应可信赖的数据。本课题利用LabVIEW软件设计一种几何公差测试系统，来提高中小型机械零件形位误差的检测效率，降低检测成本。
2 几何误差项目检测方法和评定
2．1 几何误差的定义及分类
几何误差是指在对零件测量时所得的实际测量值相对于理想值的变动量，是几何公差的控制对象[8]。几何误差值在不大于相应的几何公差值时，则我们就会认为该零件是合格的。
几何误差的种类差不多有四种，分别为形状误差、方向误差、位置误差和跳动误差[9]。形状误差是指在对零件测量时所得的实际测量值相对于理想值的变动量，而理想值的位置应符合最小条件。什么叫最小条件呢?便是理想要素刚好在符合最小条件的地方时，实际值相对于理想值的最大变化值为最小。方向误差是指实际值相对于其已经确定方向的理想值的变动量，理想值的方向由基准确定。方向误差值的大小主要由基准所确定的方向的最小包容区域U（简称定向最小区域）的宽度fU或直径ΦfU来表示。位置误差是指实际值相对于已经确定位置的理想值的变动量，理想值的位置由基准和理论正确尺寸确定。位置误差值用定位最小包容区域（简称定位最小区域）的宽度或直径来表示。定位最小包容区域是指以理想要素的位置为中心来对称地包容实际关联要素时拥有最小宽度或最小直径的包容区域。定位最小包容区域的形状与位置公差带的形状一样的，但前者的宽度或直径是由实际关联要素本身决定。通常，实际关联要素上只有一个测点与定位最小包容区域接触。位置误差值即为这个接触点至理想要素所在位置的间隔的两倍。跳动误差是指被测要素绕基准轴线环绕一周或好几周时的最大变动量[10]。
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