多功用逐變線勘驗儀的頻譜儀器化
儀器機理逐變線勘驗儀的機理基于在圓上產生逐變線的方法。一直線沿著一個直徑為d0的圓作無滑動的滾動時，該直線上任意一點的軌跡為該圓的逐變線。如果這個圓就是受檢齒輪的基圓盤，直線是一條直尺，儀器的測頭位于直尺的某一點A上，若基圓盤沿著直尺做純滾動，則測頭就沿著被測齒滑行。如果被檢齒形符合理論逐變線，則與測頭相聯的指示表指針就不動，反之，指示表就指示出偏差數值。使用固定基圓的測量儀器，在測量每一個不同基圓直徑的齒輪時需要有一個相應尺寸的基圓盤。多功用式逐變線勘驗儀是在上述的直尺―基圓盤機構上增加一套具有縮放功能的杠桿機構，以便在一定直徑范圍內模擬出各種基圓的理論逐變線軌跡。
上文所述哈量生產的多功用式逐變線勘驗儀的工作機理如所示。被測齒輪1與固定圓盤2裝在同一心軸上，兩條鋼帶3的一端與圓盤2緊固，另一端緊固在滑板4上，以保證圓盤與滑板作無滑動的純滾動。當滑板4移動時，一條鋼帶圍著圓盤2卷繞，另一條鋼帶則放開，帶動圓盤和被測齒輪同軸旋轉。當滑板移動s距離、圓盤轉動<角，則在圓盤半徑R上轉過的弧長也是s.由于擺桿6可繞固定支點A擺動，在擺桿上設有兩個滑動鉸鏈5和7，鉸鏈5與滑板4相連，在初始位置，其到支點的距離等于圓盤半徑R；鉸鏈7與測量滑座9相連，在初始位置，其距離r0可根據被測齒輪基圓半徑rb調節，并能使測量滑座9上的杠桿測量觸頭正好位于被測齒輪的基圓位置上。當滑板4移動時，通過鉸鏈使擺桿6同步擺動，轉動<角，擺桿的轉動同時帶動測量滑座移動距離s‘。縮放機構的比例關系為S/R=S′/r0式中S―固定基圓盤滾程S′―受檢點的移程R―固定基圓盤半徑r0―受檢齒輪基圓半徑上式表明，僅有一個基圓盤，就可以勘驗一定尺寸范圍內任意基圓大小的逐變線齒廓。利用滑板4的移動，通過杠桿，就可以帶動測量滑架沿著與滑板平行的方向，使測量裝置產生一個適應于上述比例關系的移動量。這時測頭即按照理論逐變線在受檢齒輪的齒面上滑行。
系統硬件組成頻譜儀器的整個測量系統利用了原多功用逐變線勘驗儀的機械裝置和電感測微儀，電感測微儀測頭與齒輪一個齒的某一齒廓接觸，測量時，被測齒輪的齒形誤差使測頭出現擺動，傳感器將它轉換為電壓信號，通過微機配備的數據搜取卡搜取電壓信號，輸入微機進行數據處理，并由微機顯示結果（如2所示）。
在數據搜取的過程中，信號常會受到外界噪聲的干擾，根據實際情況可進行各種處理以減小噪聲對數據搜取的影響。頻譜儀器部分是應用美國國家儀器有限公司的頻譜儀器編程平臺軟件進行編程，編制的測試程序流程如所示。
測量誤差的修正齒形誤差是指在齒輪某一測量截面上，齒形工作部分內包容實際齒形且距離為最小的兩條設計齒形間的法向距離。測量裝置應用的杠桿式測量頭會導致一定的誤差。當齒輪齒形有誤差時，齒面推動杠桿式測微裝置的測量頭運動，它不是沿齒廓上該點法線方向作直線運動，而是繞杠桿支點作圓弧運動（如所示）。在齒輪齒廓任一測點位置A，若存在齒形誤差實際出現在B位置，測頭與齒面接觸時，理論上應該走直線距離，但由于此時杠桿式測頭實際走的是以O為中心的圓弧，弧長c等于AB.這將使數據輸出產生誤差。盡管誤差很小，只要建立相關的數學模型，就能通過編制微機處理程序對誤差進行修正。此外，電感式微裝置也存在一定的非線性等系統誤差，若用標準齒形樣塊比對，得到系統誤差曲線，在程序中也較容易得到修正，從而提高儀器的測量精度。
我們利用軟件軟件里的數學模塊編程進行運算處理，方便地實現了相關誤差的修正，得到更為可靠的數據。并且軟件完全圖形化的編程環境和數據流的驅動方式使用戶可以非常直觀地觀察到程序代碼的并行執行。
頻譜儀器編程頻譜儀器部分包括采樣控制、數據重組、誤差修正、誤差計算、結果分析顯示等模塊。是儀器的前面板圖，部分框圖程序。運行時可根據實際被測齒輪輸入必需的參數。
由于測量時機械運動的速度一般較慢，而微機連續采樣的速度很高，因此可設定延時時間以適應實際需要。測量時，測量頭沿齒廓從齒根勻速滑行至齒頂，儀器連續采樣，可以得到大量的數據，為了便于數據處理和誤差修正，可在儀器面板設定所需數據點數，軟件中的數據整理模塊采用多個數據平均方法得到所需的數據量，從而消除一些隨機誤差和高頻信號干擾。
為了減小儀器的系統誤差，可預先對標準逐變線齒形樣塊進行測量，得到系統誤差曲線并存儲在微機中，再考慮杠桿式測量法產生的誤差，在測量其它齒輪時進行必要的修正。計算模塊可計算齒形誤差并分離出基圓誤差，顯示部分可直觀顯示實際齒形與理論齒形的偏離狀況。為了以后處理的方便，可把搜取到的數據儲存到電腦里。
結語以軟件為軟件平臺編寫微機幫輔勘察程序，通過與微機聯用，把舊式的大型、精密儀器設備進行頻譜儀器化改造，獲得性能更好的新型設備，無疑是一個很好的途徑。本文所述通過頻譜儀器化改造的多功用逐變線勘驗儀，改造后設備操作方便、性能可靠，測量精度得到改善，最突出的優點是顯著提高了測量效率，使舊儀器得到充分的利用。http://www.jetlicn.com
