### 机械几何量智能测量仪的研究
#### 一、研究背景及意义
随着我国铁路行业的快速发展，特别是近年来的大规模提速，对于机车检修的质量要求变得越来越高。然而，在实际的机车部件几何量测量与检测工作中，依然存在着大量依赖手工测量（甚至是目测）的情况。这种方式不仅精度较低，而且工作量巨大，数据的可靠性往往取决于操作人员的经验和技术水平，这在一定程度上限制了检修工作的整体质量和效率。
为了改善这一状况，提高测量工作的精确性和自动化水平，本研究提出了一种机械几何量智能测量仪的设计方案。该方案旨在通过自动化技术实现对机车部件几何量的自动测量、数据存储、分析和处理，从而提升整个检修流程的智能化水平。
#### 二、关键技术介绍
##### 2.1 光栅式数显尺的工作原理及应用
光栅式数显尺是一种基于光栅原理进行长度测量的仪器。它利用了光栅之间的相对移动所产生的莫尔条纹变化来进行长度的精确测量。与传统的测量工具相比，光栅式数显尺具有更高的精度和更快的响应速度，特别适合用于需要快速精确测量的场合。
在智能测量仪系统中，光栅式数显尺用于测量机车部件的几何量尺寸，并通过接口线实时显示到智能测量仪上。为了能够读取数显尺的测量数据，研究团队研发了与数显尺连接的接口方案，采用了PIC单片机和简单的电平转换电路来接收检测时钟信号和数据信号。
##### 2.2 PIC单片机的应用
PIC单片机作为一种高性能的微控制器，被广泛应用于各种工业控制领域。在本研究中，PIC单片机被用来处理来自光栅式数显尺的数据信号，通过复杂的算法计算出具体的测量结果，并将这些数据传输给智能测量仪进行存储和进一步处理。
##### 2.3 数据管理系统的开发
为了方便管理和分析测量数据，本研究还开发了一套基于Visual Basic的数据管理系统。该系统能够接收从智能测量仪上传的数据，提供数据的查询、统计、图表展示等功能，帮助技术人员更加直观地了解机车部件的状态，进而指导后续的维护工作。
#### 三、系统结构与功能设置
智能测量仪作为整个测量系统的核心部件，具有以下主要功能：
1. **测量项目选择**：用户可以预先设定好要测量的几何量类型、测量次数和测量位置等参数。
2. **数据测量**：系统自动采集光栅式数显尺的测量数据，并通过键盘确认是否保留这些数据。
3. **数据上传**：通过串行口将所有测量数据上传至PC机进行后期分析处理。
4. **时钟设定**：确保智能测量仪内部时钟与外部时钟保持同步。
5. **系统信息查看**：用户可以查看测量仪的基本信息，如设备编号、测量精度等。
#### 四、结论与展望
本研究提出的机械几何量智能测量仪方案，通过集成光栅式数显尺、PIC单片机以及基于Visual Basic的数据管理系统，实现了机车部件几何量的自动化测量与数据处理。该方案不仅可以显著提高测量的精度和效率，还能有效减少人为因素对测量结果的影响，对于提升我国铁路机车检修的整体技术水平具有重要的现实意义。
未来，随着更多先进技术的发展和应用，如物联网(IoT)、大数据分析等，机械几何量智能测量仪的功能将进一步扩展和完善，为铁路行业的可持续发展做出更大贡献。
