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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

本课题主要针对传统人工测量角度的缺陷而确定的。传统角度测量在控制系统中，多数都是仅凭设备操作人员眼睛瞄准指定目标，然后作出相应的控制，由于操作人员的经验、瞄准的精确都会对测量带来较大误差，效率低下，影响生产过程。针对以上不足，通过该课题，我们将设计和开发一个基于单片机的的微角度测量系统，该系统的优势在于可以极大地减少人力资源，实现成产过程的实时监控，记录测量数据测量，将数据传送到上位机处理，实现产品和加工过程中的数据统计分析。电子技术的应用与企业自动化系统配合，作为整个企业自动化生产的一个子系统。本课题设计就是从电子应用出发，希望借助于电子测量技术将该方法应用到工程实际生产中，提供一种低成本、效率高、精度高的角度测量方法。

国内外研究现状

目前有关角度测量系统和开发的案例有很多，非接触、高准确度和高智能化特点的光学测角方法和仪器越来越受到人们的重视，稳定的激光光源的发展又使工业智能化测量成为可能。按照测量原理分角度测量可以分为三大类：机械式测角法、电磁式测角法和光学测角法。机械式角度测量装置及电磁式角度测量装置是角度测量技术中最先发展起来的技术。机械式的测量方式主要以多齿分度盘为代表，多齿分度盘测量角度精度比较高，但是由于多齿盘的齿数不能无限地增多，目前的研究进展表明最大分度误差达到0.2秒，最小分度间隔为2秒；而圆磁栅测量技术则是电磁测角技术的代表，但在实际使用机械式与电磁式测角技术的方法大多是使用手工操作，在生产实践中不利于自动化的实现。

光学测角方法与传统的角度测量方法相比，不但具有非接触式测量的优点，同时还具有测量精度高、速度快等多方面的优点，因此光学测角方法是目前最受关注的测量方法。尤其是随着稳定的激光光源的发展，光学角度测量方法的应用越来越广泛。目前为止，角度测量的光学方法主要有圆光栅测量法、光电自准直法、激光干涉法、光学内反射法、牛顿环法、环形激光器法、光电编码盘等方法。

2. 研究的基本内容

角度测量是科学测量的一个重要组成部分，在工程测量领域占用十分重要的地位。从传统的机械式角度测量方法经过30年的发展，目前角度测量主要采用光学方法进行测量。本系统设计的研究从光学测量方法入手，设计了一种角度测量的新的数学计算模型，实现了角度测量的数字化与自动化。

系统由一维位置敏感探测器psd、线性补偿电路、ad转换器、步进电机、lcd12864显示屏及主控芯片msp430f169单片机组成。利用psd及激光三角法的测距模块主要由psd、驱动电路、补偿电路组成，具体结构及电路设计在下文介绍。psd激光三角测距将测量得到的电压信号经过ad转换成数字信号传输给单片机，单片机根据电压与位移的关系式计算得出物体距离，得到某一点的测量值。通过按键控制单片机数据读取的开始与结束设置，单片机根据测量距离以及步进电机步长进行数据计算，将结果通过lcd12864显示屏显示出来。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

图1 系统框图

第一阶段：方案确定阶段

4. 参考文献

[1]. 孙方金. 角度计量[j].1999，19(2):22—24.

[2]. 陆德基. 中国角度计量50年的进展[j].计量与测试技术，1996,6:4—5.

[3]. 袁巨龙. 超精密加工领域科学技术发展研究[n]. 机械工程学报，2010,46(15):162-177.