船用柴油机气缸套非接触在线检测系统研究

发布时间：2017-09-13 02:20

  本文关键词：船用柴油机气缸套非接触在线检测系统研究

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【摘要】：随着船舶工业的发展,国内对于船用柴油机气缸套的加工完成后采用传统的接触式进行检测已经无法满足现状,对于气缸套的高精度高效率检测已经迫在眉睫。船用柴油机气缸套的检测的重要指标包括几何误差和外部尺寸。本文结合现下大直径回转类工件的在线检测的现状,针对大直径为船用柴油机气缸套,研究并开发一套智能化、自动化、方便快捷的非接触式在线检测系统,测量精度可达到0.005mm。该检测系统采用微软公司的VisualBasic.NET进行编程,以基恩士公司提供的高精度激光位移传感器进行数据采集,通过MathWorks公司开发的软件MATLAB进行数据处理,将传感器、数控立车、计算机集成在一起的气缸套在线检测系统。本文研究的重点内容如下:(1)针对国内船用柴油机气缸套的检测现状,结合大直径回转类工件在线测量的基本原理,根据气缸套在线检测过程中的需求,提出气缸套在线检测系统总体的设计方案,包括软件设计和硬件设计。(2)规划气缸套在线检测的硬件构成以及布置,通过硬件设计分析系统针对几何误差和外部尺寸的采样方案,并分析传感器的关键技术和参数。(3)基于非线性规划的理论基础,并结合多维有约束非线性优化的经典解法,建立基于多维有约束非线性规划算法的气缸套几何误差的数学模型。(4)采用VisualBasic.NET进行系统开发,在数据处理时采用MATLAB混合编程技术,建立了人机交互界面和系统各模块。(5)对直径为?500mm,长度为1800mm左右的船用柴油机气缸套进行现场试验,分析本在线检测计算结果,对比非线性规划算法和最小二乘法计算精度,将本系统的结果与三坐标测量机的结果进行比较,分析误差来源,给出误差控制的方法。
【关键词】：船用柴油机气缸套 非接触在线检测 非线性规划 混合编程 误差分析
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 第1章 绪论15-23
• 1.1 课题背景及意义15-16
• 1.2 大直径工件测量技术16-18
• 1.2.1 国外研究现状16-17
• 1.2.2 国内研究现状17-18
• 1.3 几何误差的评定18-20
• 1.3.1 国外研究现状18-19
• 1.3.2 国内研究现状19-20
• 1.4 论文课题来源与研究内容20-22
• 1.4.1 课题来源20
• 1.4.2 研究内容20-21
• 1.4.3 章节安排21-22
• 1.5 本章小结22-23
• 第2章 船用柴油机气缸套在线检测系统的硬件组成23-32
• 2.1 气缸套在线检测需求分析23-24
• 2.1.1 气缸套在线检测概述23
• 2.1.2 在线检测对象23-24
• 2.2 CMOS激光位移传感器24-27
• 2.2.1 内部技术25
• 2.2.2 技术参数25-27
• 2.2.3 通讯接27
• 2.3 船用柴油机气缸套在线检测系统的硬件设计27-29
• 2.3.1 船用柴油机气缸套在线检测系统组成27-28
• 2.3.2 激光位移传感器的安装28-29
• 2.3.3 其他设备布置29
• 2.4 在线检测的采样方案29-30
• 2.5 外部尺寸在线检测装置30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 基于非线性规划问题的几何误差数学模型建立32-44
• 3.1 最小二乘法评定的数学模型32-35
• 3.1.1 最小二乘法的基本原理32
• 3.1.2 几何误差的数学模型32-35
• 3.2 非线性规划问题35-38
• 3.2.1 非线性规划问题的数学模型35-36
• 3.2.2 理论基础36-37
• 3.2.3 非线性规划问题的求解37-38
• 3.3 多维约束非线性优化的经典解法38-40
• 3.3.1 拉格朗日乘子法38-39
• 3.3.2 序列无约束极小化法39
• 3.3.3 近似规划法39-40
• 3.3.4 MATLAB求解40
• 3.4 基于多维约束非线性规划算法的几何误差数学模型建立40-43
• 3.4.1 直线度数学模型建立40-41
• 3.4.2 圆度数学模型建立41-42
• 3.4.3 圆柱度数学模型建立42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 船用柴油机气缸套在线检测系统的实现44-62
• 4.1 软件开发平台介绍44-47
• 4.2 系统总体结构47-49
• 4.2.1 软件功能及架构47-48
• 4.2.2 软件总体流程48-49
• 4.3 软件界面设计49-53
• 4.4 系统模块设计53-61
• 4.4.1 数控程序生成模块53
• 4.4.2 系统通讯模块53-56
• 4.4.3 数据采集模块56-57
• 4.4.4 混合编程模块57-60
• 4.4.5 系统数据管理模块60-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 船用柴油机气缸套在线检测试验与误差分析62-71
• 5.1 船用柴油机气缸套在线检测试验62-63
• 5.2 试验结果分析63-66
• 5.2.1 非线性规划算法与最小二乘法、最优函数法对比63
• 5.2.2 三坐标及与本测量装置测量结果比较63-66
• 5.3 在线检测系统误差分析66-70
• 5.3.1 检测系统误差来源66-67
• 5.3.2 数控立车定位误差67
• 5.3.3 传感器误差67-69
• 5.3.4 综合误差69
• 5.3.5 误差控制69-70
• 5.4 本章小结70-71
• 总结与展望71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文及参与的项目77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 冯占军;王磊;罗显光;;基于激光传感器的工件外径尺寸检测系统[J];电子测量与仪器学报;2007年06期

2 江巨源;;利用坐标变换求最小区域圆柱度误差的电算方法[J];计量技术;1988年06期

3 马为清;李小娜;胡端阳;王峰丽;;船用柴油机技术发展及加工设备需求[J];金属加工(冷加工);2012年12期

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本文编号：840941