精密工程测量实验报告

由于报告格式复杂，内容要求简要明确，很多人对写作报告，甚是感到苦恼。非常需要一份正确的报告格式范文。以下是小编精心整理的《精密工程测量实验报告》，希望对大家有所帮助。

第一篇：精密工程测量实验报告

精密仪器实验二报告

精密工作台控制系统设计

摘要

为了实现利用单片机软、硬件系统通过三相或四相步进电动机实现精密工作台位移、速度(满足电机的加、减速特性)、方向、定位的控制。本设计采用STC89C51为中央处理器模块;利用L298N为核心设计驱动模块驱动工作台工作;利用LCD1602作为显示模块，显示工作台相关运动参数。

关键词：电机驱动 STC8951 L298N LCD1602

Abstract In order to achieve the use of single-chip microcomputer software and hardware system through three phase and four phase step motor to realize precision worktable displacement and speed (meet motor, deceleration features), direction, position control.This design adopts the STC89C51 as the central processor module; Used L298N driver module driven workbench as the core design work; Using LCD1602 as a display module, display the workbench relative motion parameters.

目录

I. 题目 .................................................. 1 2. 引言 ................................................. 1 3. 方案论证与选择 ....................................... 1 3.1. 系统控制部分选择 .................................... 1 3.2. 单片机显示接口电路选择 ............................. 1 3.3. 驱动电路选择 ........................................ 1 4. 系统结构框图 .......................................... 3 5. 系统设计及线路图和流程图 .............................. 3 6. 系统调试 .............................................. 4 7. 总结 ................................................. 5 8.附件 .................................................. 5

一、 题目 精密工作台控制系统设计。

二、 引言

精密工作台作为精密工程中的一种典型结构,在精密加工、精密测试和精密机械中被广泛应用。因此,精密工作台定位控制系统的研究越来越受到人们的重视。国外(如美国、日本等)在微位移控制技术方面研究得比较多,技术己经比较成熟,已研制出行程50mm、定位精度达士0.01um的精密工作台。国内许多单位(如清华大学、东南大学、长春光机所等)也在从事这方面的工作,也己研制出行程在几十~几百微米精密工作台,定位精度达到士0.05um。但目前国内行程在几十毫米的精密工作台研制得还比较少,而且定位速度也较低。但从实际应用来看,低速、小行程的精密工作台存在很大的局限性,难以满足一些精密工程中的需要。为此,我们开发研制了一种新型的精密工作台,主要利用压电陶瓷微位移器进行精密定位,由微机进行总体闭环控制,从而满足实际工作中大行程、高速度、高精度的要求。

本定位系统是为电机驱动系统的工作台精密定位而研制的。

三、方案论证和选择 3.1 系统控制部分选择

原本打算使用AT系列51单片机，因为它很常见，使用起来很方便，但是后来发现我的下载器下载不了，因为我的下载器是STC公司开发的下载软件，由此，本部分选用以STC89C52为核心的系统最小模块。

3.2. 单片机显示接口电路选择

输出数据显示部分利用LCD1602是因为1602硬件链接很方便，并且鉴于本身对显示没有特别要求，自己使用过1602，所以就选择LCD1602进行数据显示。即本设计采用AT89S52单片机做为控制器。

3.3驱动电路选择

选用步进电机L298N。类型：两相四线八拍。 步进电机工作原理

步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机(简称VR)、永磁式步进电机(简称PM)和混合式步进电机(简称HB)。

特点：它是通过输入脉冲信号来进行控制的;电机的总转动角度由输入脉冲数决定;电机的转速由脉冲信号频率决定。 3.3.1 驱动芯片L298N介绍：

L298N 为SGS-THOMSON Microelectronics 所出产的的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱

1

动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机，还可以用来驱动继电器线圈等感性负载;采用标准逻辑电平信号控制;具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作;可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。双全桥步进电机专用驱动芯片(Dual Full-Bridge Driver ) ，内部包含4信道逻辑驱动电路，是一种二相和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，内含二 个H-Bridge 的高电压、大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑准位信号，可驱动46V、2A以下的步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压;此芯片可直接由单片机的IO端口来提供模拟时序信号。

主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V;输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A;额定功率25W。

3.3.2 电机工作的八个状态：

1、在A与A-正电压，B与B-不给电悬空;

2、在A与A-正电压，B与B-也给正电压;

3、A与A-不给电压悬空，B与B-正电压;

4、A与A-给负电压，B与B-给正电压;

5、A与A-给负电压，B与B-不给悬空;

6、A与A-给负电压，B与B-给负电压;

7、A与A-不给电悬空，B与B-给负电压;

8、A与给正电压，B与B-给负电压;

5.4 控制时序如下图1所示： 图1 控制时序图

电机工作时序图如下图2所示。

脉冲信号

B相 A相

C相

D相

图2 电机工作时序

2

四、系统结构框图

系统整体由电源模块、中央处理模块、电机驱动模块、显示模块4个模块构成，其中中央处理模块选择以STC89C51单片机为核心的最小系统;电机驱动模块选择L298N驱动芯片加外围电路构成;显示模块选择LCD1602液晶显示屏控制。整体框图如下图3所示。

多路电源选择模块系统控制模块电机驱动模块工作台显示模块 图3 系统整体框图

五、 系统设计及线路图和流程图 5.1 系统硬件线路图

根据自己选择的各个模块，通过阅读各个模块的芯片的各个管脚的工作机制和相关性能指标，确定芯片的外围电路，最终设计总体电路并进行编程仿真，其中系统整体线路图如下图4所示。

图4 系统整体线路图

3

5.2 系统软件流程图如下图5所示。

Y查询按键1是否按下N查询按键2是否按下N查询按键3是否按下N速度参数+1查询按键4是否按下NN是否开始NY按键5是否按下N按键6是否按下Y驱动电机旋转固定参数Y旋转圈数+1Y将方向标志取反Y将开关标志位取反LCD初始化开始

Y按所设方向参数驱动八拍N开关标志是否为开Y图5 系统软件流程图

六、系统调试

原本我想使用驱动芯片2003，但是经过查阅资料了解到2003的电压不足以控制电机驱动工作台，后来我加了功率放大电路后，仿真结果是可以实现，但是实际并不能很好的达到预期目标，后来不得不更改了驱动部分方案，改用以L298N驱动芯片为核心的驱动电路。更换方案后遇到的问题及解决方案如下： 显示屏部分

问题1：LCD显示屏背景不亮。

4

解决方法：在确定显示屏亮度调节管脚和15，16管脚没有接错后，我利用万用表测试LCD各个管脚电压，最终发现在焊接的16排插孔中有一个插孔不能很好的导电，使LCD根本没有正常通电，经过更改后问题得到解决。 问题2：LCD白屏(不现实数据)。

解决方法：在确定硬件焊接没有问题之后，我通过调节调节亮度的滑动变阻器，后来达到能够成功显示。 驱动模块

问题3：电机不工作。

解决方案：通过检查电路连接，发现我的两排地线并没有链接，只是孤立的存在，后来更改以后电机仅仅是抖动并不转;我又通过改变脉冲频率，由最初的毫妙级改为微妙级，并没有起到作用，然后我用万用表对298管脚逐脚测试，发现开关打开时电机4个输出管教电压三个为有电压，一个为0V，开关断开是四个输出管教全部输出为5V，开始怀疑驱动芯片有问题，更换电路芯片以后，电机工作正常，因为知道L298的最大承受电源电压为46V，所以自然的认为芯片是好使的，这段调试花费了时间较多。

七、 总结

通过本次试验我掌握精密仪器控制系统的设计方法，掌握了驱动芯片L298N的相关工作原理，并成功实现了利用单片机软、硬件系统通过三相或四相步进电动机实现精密工作台位移、速度、方向、定位的控制。

此外对于这次试验不得不承认自己犯了很多比较低级的错误，电路焊接的马虎，编程时的粗心增加了很多不必要的工作量，更加深刻懂得了磨刀不误砍柴工的道理。

我懂得了最重要的一个道理是：任何一个电路的设计都是基于芯片的工作原理，如果能够好好的看透芯片资料，了解每一个管脚的作用以及工作机制，再去设计硬件编程。

八、 附件 8.1. 实验目的

1. 掌握精密仪器控制系统的设计方法，利用单片机软、硬件系统通过三相或四相步进电动机实现精密工作台位移、速度(满足电机的加、减速特性)、方向、定位的控制。

2. 硬件方面完成控制电路板的设计和实现。 3. 掌握电机控制软件编程。

8.2. 实验任务

5

(1)系统任务分析、原理分析。 (2)选择步进电动机参数。

(3)设计步进电动机开环伺服控制系统。

(4)步进电动机开环伺服控制单片机软、硬件系统制作及调试。 (5)精密工作台开环伺服控制系统连接及调试。 (6)完成预习思考题。

(7) 查阅资料，掌握驱动芯片L298的工作原理。

8.3. 系统要求及任务分析

8.3.1. 实验要求

系统为开环伺服系统，执行元件为步进电动机，传动机构为丝杠螺母副。工作台脉冲当量：δ=0.01 mm /脉冲;最大运动速度=1.2m/min;定位精度=±0.01 mm;空载启动时间=25ms。 8.3.2 任务分析

实验预期实现步进电机的精确控制，再由丝杠和螺母的配合把步进电机的转动转变为精密工作台的直线运动，从而实现精密工作台的速度、方向和定位控制。

8.3.3 实验设备：精密工作台(DZH50 P4 04，丝杠螺母副导程4mm)、步进电动机(57BYGH210)及硬件系统所需各种元件和芯片。

8.4. 思考题解答

(1)精密仪器控制系统设计的关键是什么?

答：精密仪器控制系统的关键：分别是系统的稳定性和系统的精确性，要保证电路的焊接工艺以提高系统的稳定性，要高效准确的控制又要有简单有效的传动机构来。提高系统控制的精确性。

(2)若精密工作台的脉冲当量δ=0.001 mm /脉冲，该系统应增加什么机构满足要求?

答：软件改进方法：需要加入D/A将一拍分成十拍进行控制，以便达到精度要求。

硬件改进方法：需要增加一级齿轮传动机构，保证齿轮与螺杆传动比为1:10，以便达到精度要求。

第二篇：精密水准仪控制测量实习报告

控制测量实习报告

20082350009吕建波 二等水准测量 使用S1水准仪在校园内测量。每小组自己选线，测一个闭合水准，路线长度大约在2km左右，选择4个待定水准点。按照规定以次

选线——选点——观测

选线，尽量保持前后通视，便于观测的地段。

选点，先在规定的范围内踩好点，选择最佳点位，具体测量时要往返测，使用同一种仪器和转点尺承，同一测段的往测和返测应分别在上午与下午进行。在日间温度变化较大时要减弱其影响。各种限差要求如下：基辅面读数差小于4mm，基辅面读数差较差小于6mm,前后视距差小于1m,累计视距差小于3m，闭合差小于4√L

观测，在实习之前的准备工作中，我们组看了工程测量实习指导书，自以为在大三上测量课时已经操作过这些仪器，没有什么难得到我们的，可是到了实习场地之后，我们显得束手无策，耽误了相当多的时间。就拿角度测量来说吧，在测量的准备工作的时候，大家夸夸其谈，口若悬河，然而到了测量开始时没有一个组员能胸有成竹的站出来打头炮，最后还是通过查看资料，才真正的知道操作的准确过程。此次实习常因为这种的前期工作马虎影响了工作进度，耽搁了时间，通过这一点，我收获的经验是测量工作的前期准备一定不能马虎，不要眼高手低，要考虑每一个可能影响结果的细节，这也是以后做任何事需要考虑的一点。

其次，测量讲究熟中生巧。在本次测量中，我的工作主要是扶尺和读数。在刚开始测量时，由于对仪器操作的不熟悉，经常因读数顺序错误或者重复影响了工作的进度，从而影响整个组的效率，但后来经过多次操作渐渐地熟悉了这项工作，不需要提醒就可以了从这，我也明白了，以后如果再从事测量工作时，一定要提前熟悉所使用的仪器和如何操作，这将会很大的提高办事效率。

2011年 3月 29日

第三篇：精密仪器实验1

《精密仪器设计》实验一

——测量显微镜使用、结构分析与设计

一、目的

熟悉测量显微镜的测量使用过程，了解测量显微镜的结构组成，掌握精密仪器中机械系统的工作原理及主要结构。

二、内容

1、用测量显微镜测量电路板过孔的直径尺寸。设计测量方案、进行测量、记录数据、分析数据、处理数据、并给出测量结果(D±ΔD)。

2、分析测量显微镜的结构及功能，给出该仪器的性能指标，画出系统的结构布局图。

3、分析测量显微镜的误差来源及其对测量结果的影响。

4、找出测量显微镜中包括的机械传动机构，分析各自的传动比/系数，画出结构简图。

5、找出测量显微镜中的导向机构，分析其结构类型。

6、设计一针对小孔直径尺寸自动测量的测量显微镜的结构，画出系统框图、结构布局图。

7、画一个部件(三个零件以上)的机械装配图。

三、要求

1、课前完成预习报告，设计测量数据表格等;

2、课上完成实验内容，做好实验记录;完成实验报告——A4手写，注意格式。

3*、申请附加2学时，上机用AutoCAD绘制测量显微镜工作台的机械装配图。

四、时间安排

课上4-6学时，课下4学时。

安排：每班3组，每组10人。

第四篇：精密工程测量 复习题

一、单项选择题

1、尺寸公差带图的零线表示()尺寸线„„„„„„„„„„„„(C)

A. 最大极限B. 最小极限C. 基本D. 实际

2、属于形状公差的是„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(A)

A. 圆柱度B. 同轴度

C. 平行度D. 圆跳动

3、圆度与径向圆跳动的区别表达不正确的是„„„„„„„„„„„( B)

A. 圆度是形状公差，径向圆跳动是跳动公差

B. 两者的公差带形状是半径差为公差值t的两个同心圆。

C. 圆度无基准，径向圆跳动有公共轴线做基准

D. 径向圆跳动合格，圆度也一定合格。

4、对于径向全跳动公差，下列论述不正确的是„„„„„„„„„„(C)

A. 属于位置公差

B. 属于跳动公差

C. 与同轴度公差带形状相同

D. 当径向全跳动误差不超差时，圆柱度误差肯定也不超差。

5、对于端面全跳动公差，下列论述正确的有„„„„„„„„„„„( C)

A. 属于位置公差

B. 属于跳动公差

C. 与平行度控制效果相同

D. 与端面对轴线的垂直度公差带形状相同

二、填空题

1. 光滑工件尺寸检验标准中规定，验收极限应从被检验零件的基本尺寸向移动一个安全裕度A。

2、绝对测量是指量值直接表示测量结果的测量方法;相对测量指量值仅表示被测参数1

基本偏差的测量方法。

3. 测量过程中，环境条件也会影响测量的准确度。因此，在进行测量时，需要考虑温度、湿度、灰尘、震动等客观条件的影响。

4. 数字式光学计应根据被测工件正确选择测帽，原则是接触面最小，因此测量圆柱形选择刀口形测帽，测量平面时需使用球形测帽。

5. 螺旋式外径千分尺在测量时，会产生零漂，首先需要进行校正值校正。外径千分尺刻度分别显示在水平的固定套筒和旋转的微分筒上，微分筒上每格为mm。

6. 内径百分表在测量中，不能直接测量被测参数，所得读数为被测工件的差。其测孔时，需要在指示表指针的转折点处读数。如果被测工件实际尺寸比调零的基本尺寸小，指示表长指针顺旋转，小指针逆旋转。

三、简答题

1、精密工程测量与一般工程测量相比有何特点?

答：(1)大型精密工程的规划设计阶段，要研究地形变及局部重力场不均匀性对工程稳定性的影响;

(2)对于有统一工艺流程和结构的大型建筑物，除了建立高精度的施工测量控制网外，还要建立

高精度的安装测量控制网。

(3)精密工程测量要求在控制点上建立稳固的测量标志，并设立强制对中装置;

(4)在精密工程测量中，各种外界影响都要考虑。

总之，在精度方面、所使用的仪器工具及测量方法手段有较大的不同，但没有明显的界限。

2、对于“规范”中没有明确界定的重要建筑物的精度要求，在精度初步选定时该如何考虑?

答：(1)根据工程最主要的目标及不利情况，进行多种模拟计算分析，并结合目前的先进技术能实现的精度而初步确定。

(2)根据类似工程安全运行资料并结合专门分析的结果而认定。

(3)借助于同类工程执行的并已被验证能确保工程质量的精度指标。

3、测角中的照准误差，除了与仪器的质量，操作人员的水平有关外，还与照准标志有关?精密工程测量时，一个好的照准标志应满足哪些要求?

答：(1) 其形状和大小便于精确瞄准，

(2)没有相位差，

(3)反差大，亮度好.四、论述题

简述客运专线铁路精密工程测量体系中“三网合一”的内容、要求以及重要性?

内容和要求:

(1)勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网坐标高程系统的统一;

(2)勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网起算基准的统一;

(3)线下工程施工控制网与轨道施工控制网、运营维护控制网的坐标高程系统和起算基准的统一;

(4)勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网测量精度的协调统一;

重要性:

(1)勘测控制网、施工控制网起算基准不统一的后果

平面尺度：纵向里程，横向偏移

高程基准：线路纵断面，穿跨越限界

(2)线下工程施工控制网与轨道施工控制网的坐标系统和测量精度不统一的后果

线下工程与轨道工程错开

净空限界不足

第五篇：光电精密测量显微镜

实验目的

熟悉用图像处理系统进行光电精密测量的基本原理和方法，对典型工件进行实际测量和计算。

数字图像处理简介

图像处理可以应用光学方法，也可以应用电子学方法，光学图像处理方法有很长的历史，如光学滤波器等。在激光全息技术出现后，它得到进一步发展，尽管光学处理理论日趋完善，且处理速度快，分辨率高，又很经济，但处理精度不高，稳定性差，设备笨重，操作不便。从六十年代起，随着电子计算机技术的发展，数字图像处理获得了飞跃的发展，所谓数字图像处理，就是利用数字计算机和其它数字硬件，对从图像信息转换而来的电信号进行某些数应用数字计算机处理图像，处理精度高，改变软件即可改变处理方法，灵活方便。目前，数字图像处理技术已经在航天技术，通信工程，医疗卫生，工业探伤，气象预报，军事公安以及自动控制，机器人等领域得到了广泛的应用。 数字图像表示方法：

本实验所处理的单色图像是指二维的光强度函数f(x，y)，此外x和y是指空间的坐标，而在任意点(x，y)上f的值正比于图像的亮度(灰度等级)。

一幅数字图像是图像f(x，y)，它是在空间坐标上和亮度上都已经离算化了的图像，可以把一幅数字图像考虑为一个矩阵，其行和列标出了图像中的一个点，而相应的矩阵中元素的值，标出该点的灰度等级，

这样的数字阵列的元素叫象素。

精密测量方法

用精密显微光学成像系统获取被测工件图像，再用CCD采集被测工件的显微数字化图像通过 USB接口传到计算机内，利用图像的边缘提取技术和最小二乘法原理进行直线或曲线数字拟合实现对被测工件的精密测量。测量系统示意图如图所示。

使用第三轴为亮度的透视画方法观察一个图像函数，则对应于亮度等级变化较大的区域呈现一系列高峰，而亮度等级变化小或者不变的区

域则为平滑区，按照一般规定惯例，高一些的值正比于亮一些的区域。 测量内容

测量器件为一微孔光阑，对其孔的尺寸进行形状测量。或者用其他工件，如

1;测量两平行边的距离;

2;测量圆形、或圆孔的直径、半径;

3;测量两斜边线之间的夹角。

主要性能参数

像尺寸：640╳480 像素，像素尺寸：0.7m。

工作台移动范围：根据测量目标大小。

测量范围：按照读数显微镜参数。

测量精度：0.001mm。

测量步骤

1;按图示调整读数显微镜，将刀片齿孔清晰成像。

2;打开计算机，进入OK Image Product软件，点击OK.Demo5.33,置于“A实时显”。

3;将CCD摄像头(无透镜)对准读数显微镜目镜，调整各种位置使得显微镜已经所成的清晰图像再成于计算机屏幕，包括十字线。 4;调整读数显微镜及测量目标，使得图形不倾斜。

5;点击“单帧采”，该图像已被采集，点击“F文件”，到“存屏幕图像文件”，默认BMP格式，选择存储位置，将其保存。

6;再点击“F文件”，到“装入图像文件”，将已经保存的图像调入显示。

7;此时鼠标点到之处，屏幕上方显示坐标值x,y(按像素),等号后就是灰度数据。

8;根据测量目标拖动鼠标，纪录显示坐标值(像素)和灰度值。相当于读数显微镜的手轮。

9;读数时，对于某一固定y,读出一系列x值，数据将是一矩阵，第三维 则是灰度。

10;将已得数据导入Origin Pro数据表，作出多个一维灰度分布图(直径、平行度、斜线)，其中横轴代表坐标(像素)，纵轴为灰度。