立式铣削光纤红外测温系统研究

论文摘要

论文针对当前国内外铣削切削温度测量技术的现状,采用热辐射比色测温方法,在收集并研究了增强型51单片机开发、VC界面编程、数据处理等相关技术资料的基础上,通过元件选型,软硬件设计、调试与模拟试验,开发出了一套体积小、成本低的光纤式温度测量系统。该系统主要用来测量立铣实时切削温度,为铣刀刀片的破损原因及槽型优选提供试验数据和理论依据。本文主要论述了基于光纤红外测温技术的低功耗测温系统设计开发过程。本文的主要研究内容为:（1）通过分析比较确定了比色的测温方法,并设计选取了双波长。描述了光纤红外测温原理的热辐射定律及三种测温方式,分析对比并确定了系统采用比色测温法;完成了光纤测温系统的光路部分、硬件电路部分和软件部分的功能分析,并设计选择了光纤装置部分的双波长。（2）进行测温系统硬件电路设计和电子元件选型。通过分析采用体积小、功耗低的嵌入式STC12C5A60S2单片机作为硬件部分的控制中心,并设计了复位和晶振电路、信号调理电路、电源电路及串口通信电路等单元电路模块。（3）设计开发红外测温系统温度数据采集与处理软件,进行了软硬件系统调试。设计了KeilμVision开发环境下的数据采集,数字滤波和串口发送等下位机软件模块;实现了基于Microsoft Visual C++ 6.0和MSComm、TeeChart等控件的串口通信,实时曲线,数据存储,图像在线保存和打印预览等下位机软件功能;描述了硬件调试的项目、过程及软件调试串口收发和模拟光辐射源试验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究目的及意义
• 1.2 切削温度测量技术概述
• 1.2.1 切削温度的测量方法
• 1.2.2 测量方法国内外的发展
• 1.3 光纤测温技术的研究与应用
• 1.3.1 光纤测温技术的研究
• 1.3.2 光纤测温技术的应用
• 1.4 本文工作和内容
• 2 热辐射测温
• 2.1 热辐射定律
• 2.1.1 基尔霍夫定律
• 2.1.2 斯蒂芬-玻尔兹曼定律
• 2.1.3 维恩位移定律
• 2.1.4 普朗克辐射定律
• 2.2 辐射测温法
• 2.2.1 全辐射测温法
• 2.2.2 亮度测温法
• 2.2.3 比色测温法
• 2.2.4 对比选择测温法
• 2.3 本章小结
• 3 测温系统功能分析及参数设计
• 3.1 测温系统功能分析
• 3.2 测温系统参数设计
• 3.2.1 影响因素
• 3.2.2 对比分析
• 3.3 本章小结
• 4 测温系统硬件设计
• 4.1 单片机选型
• 4.2 STC12C5A60S2 单片机
• 4.2.1 STC12C5A60S2 单片机的特点
• 4.2.2 STC12C5A60S2 单片机的引脚
• 4.2.3 STC12C5A60S2 单片机的内部结构
• 4.3 单元电路
• 4.3.1 复位电路和晶振电路
• 4.3.2 电源电路
• 4.3.3 信号调理电路
• 4.3.4 串行通信电路
• 4.4 本章小结
• 5 测温系统软件设计
• 5.1 软件总体设计
• 5.1.1 下位机总体设计
• 5.1.2 上位机总体设计
• 5.2 信号采集模块设计
• 5.2.1 STC12C5A60S2 单片机的ADC 结构
• 5.2.2 采集模块程序流程
• 5.3 串口通信模块设计
• 5.3.1 串口通信实现方法
• 5.3.2 MSComm 控件的常用属性
• 5.3.3 MSComm 控件处理通信问题方式
• 5.3.4 串口程序实现过程
• 5.4 实时曲线模块设计
• 5.4.1 实时曲线实现方法
• 5.4.2 TeeChart Pro ActiveX 控件
• 5.4.3 实时曲线实现过程
• 5.5 上位机界面功能
• 5.5.1 实时监控界面
• 5.5.2 历史查询界面
• 5.6 本章小结
• 6 系统调试
• 6.1 系统硬件调试
• 6.2 系统软件调试
• 6.3 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 存在问题
• 7.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 导师简介