专用密封圈及模具检测系统技术研究

发布时间：2017-04-10 21:22

  本文关键词：专用密封圈及模具检测系统技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：密封圈被大量应用在航空航天、武器装备、船舶等制造业中,主要应用于静密封和往复运动密封,对各系统的密封性能起着重要作用。现有密封圈的模具制造精度、配合质量、变形磨损程度都直接决定了密封圈的质量,影响其后续的密封效果,因此必须从模具检测等方面进行改进,以提高密封圈的产品质量。目前对于密封圈模具进行测量的方法并不多,一般都是通过模具的制造工艺保证模具的合格性,在进行密封圈压膜生产过程中,对于尺度、类型多样化的模具并没有一个合适的检测方法来评判模具的质量与合格性。对成品密封圈的检测也同样如此,通常采用随机选取密封圈截面再通过显微镜观察的方法来进行检测,这种方法必须破坏密封圈同时也不能保证选取的截面是否准确,因此设计出一种非接触式的利用光学进行检测的系统是十分必要的。针对专用密封圈及其模具进行高效检测的问题,本课题对密封圈及其模具典型特征、检测干扰因素、误差计算等方面进行了研究,对密封圈及其模具检测的原理与组成进行了归纳,在建立检测系统的结构与控制模型基础上,提出了一种基于激光二维扫描传感器的检测系统,通过多截面多角度扫描轮廓离散点数据并进行曲面曲线拟合,从而判断对象的特征参数是否符合要求。该检测系统由自行设计的四维精密运动平台以及高精度三爪卡盘式运动转台组成工件承载定位平台,利用激光二维扫描传感器和NI6229型数据采集卡形成数据采集通道,并分析了该系统测量坐标系的建立和实现方法,提出了基于最小二乘原理的曲面曲线拟合和特征参数提取算法。研究结果表明:该检测系统不确定度达到6.56um,能够有效解决对密封圈及其模具进行高效非接触式检测的问题,从而提高密封圈制造质量。
【关键词】：密封圈 激光二维扫描传感器 精密运动平台 数据采集卡 曲面拟合
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG76;TB42
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 课题的来源和研究意义12-13
• 1.1.1 课题的来源12
• 1.1.2 课题的研究意义12-13
• 1.2 国内发展现状13-15
• 1.3 课题的主要研究内容和论文结构15-17
• 1.3.1 课题的主要研究内容15-16
• 1.3.2 论文的结构安排16-17
• 第二章 检测系统总体设计17-30
• 2.1 检测系统技术原理17-19
• 2.1.1 激光二维扫描传感器工作原理17-18
• 2.1.2 激光器坐标系及测量范围18-19
• 2.1.3 离散点拟合曲面算法基本原理19
• 2.2 检测系统需求分析19-20
• 2.3 检测系统误差影响因素分析20-23
• 2.3.1 检测方式分析20-21
• 2.3.2 激光器装夹方式和误差分析21-22
• 2.3.3 被测对象和测量转台同轴度的影响22-23
• 2.4 检测系统总体方案设计23-29
• 2.4.1 检测系统总体结构设计24-26
• 2.4.2 检测系统测控模块总体设计26-29
• 2.4.2.1 基于数据采集卡的硬件控制模块设计26-28
• 2.4.2.2 检测系统控制软件总体设计28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 检测系统机械结构设计30-39
• 3.1 机械结构总体设计30-31
• 3.2 测量转台31-34
• 3.2.1 气浮转台的原理及特点31-32
• 3.2.2 高精度三爪卡盘32-33
• 3.2.3 控制电机33-34
• 3.3 二维滚珠丝杠直线机构34-37
• 3.3.1 滚珠丝杠和滚动导轨35-36
• 3.3.1.1 滚珠丝杠副35
• 3.3.1.2 滚动导轨副35-36
• 3.3.2 步进电机36-37
• 3.4 激光器旋转基座37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 检测系统硬件电路设计39-50
• 4.1 电路模块总体设计39-40
• 4.2 数据采集与控制回路40-43
• 4.2.1 NI数据采集卡特点40
• 4.2.2 总体硬件接线图40-43
• 4.3 光电编码器电路43-45
• 4.4 四自由度云台运动控制及其驱动45-47
• 4.4.1 步进电机驱动电路设计45-47
• 4.4.1.1 步进电机及其驱动器原理45-46
• 4.4.1.2 步进电机驱动系统连接46-47
• 4.5 无刷直流电机原理与驱动47-48
• 4.6 限位开关电路设计48-49
• 4.7 本章小结49-50
• 第五章 检测系统软件设计50-72
• 5.1 系统相关算法设计50-57
• 5.1.1 测量转台坐标系的建立50-51
• 5.1.2 坐标修正与坐标转换算法51-52
• 5.1.3 特征参数提取52-53
• 5.1.4 曲面拟合算法53-56
• 5.1.4.1 曲面拟合的定义53-54
• 5.1.4.2 曲面拟合的原理54-56
• 5.1.5 截面参数提取56-57
• 5.2 工控机控制软件设计57-67
• 5.2.1 用户管理模块设计58-59
• 5.2.2 被测对象管理模块设计59-61
• 5.2.3 检测模块设计61-65
• 5.2.4 数据处理模块设计65-67
• 5.2.4.1 C#语言调用 MATLAB 函数方式65-66
• 5.2.4.2 数据处理模块界面设计66-67
• 5.3 检测系统数据库设计67-70
• 5.3.1 检测系统数据库E-R模型设计67-70
• 5.3.2 检测系统数据库访问模块设计70
• 5.4 本章小结70-72
• 第六章 检测系统误差分析与实验验证72-79
• 6.1 主要功能模块实验分析72-74
• 6.1.1 激光二维扫描传感器数据采集实验分析72-73
• 6.1.2 MATLAB曲面拟合实验分析73-74
• 6.1.3 截面特征参数分析实验74
• 6.2 检测系统不确定度分析74-78
• 6.2.1 激光器不确定度分析75
• 6.2.2 机械运动平台不确定分析75-76
• 6.2.3 检测系统精度分析76
• 6.2.4 检测系统不确定度的试验验证76-78
• 6.2.4.1 Z轴方向尺寸检测试验分析76-77
• 6.2.4.2 X轴方向尺寸检测试验分析77-78
• 6.3 本章小结78-79
• 第七章 总结与展望79-81
• 7.1 总结79
• 7.2 展望79-81
• 参考文献81-84
• 致谢84-85
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文85

【参考文献】

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本文编号：297560