阀门轴类零件综合参数精密测量系统设计

发布时间：2020-10-17 07:22

　　 阀门是航天飞行器装备的重要组成部件,阀门的质量直接影响了航天飞行器的可靠性。实现阀门零件的高精度检测是保证航天阀门密封性、可靠性以及稳定性的重要技术手段。轴类零件是航天阀门不可或缺的构件,实现其综合参数(直径、锥度、轴线直线度误差、作用直径)的高精度测量具有非常重要的意义。针对目前测量方法存在的精度低、效率低等问题,本文提出一套具体的计量解决方案,并进行测量系统设计,实现阀门轴类零件的快速、高精度测量。通过对轴类零件各个参数测量方法的对比研究,结合本课题的测量任务和技术要求,提出了具体的测量方案。对于直径的测量具体采用投影成像法,对于轴线直线度误差的测量采用一种借助基准轴提供的标准直线度来提取被测件轴线上点的坐标的测量方法。对于锥度和作用直径的测量通过对其他参数的测量间接获得。利用扫描式的测量方法,实现了对被测件多个参数的同时测量。建立适当的坐标系,推导出各个参数的具体数学模型,其中轴线直线度误差利用迭代搜索算法进行评估。根据测量方案和技术要求,完成了测量系统的硬件结构的设计。对测量系统所需的工装完成了机械设计、对涉及到的关键元件进行了选型。被测件的定位采用被测件一端高度固定、另一端高度可通过Z方向滑台调节的结构。这种结构使测量系统不仅可以完成对被测件的调平,而且可以适应不同尺寸的被测件。在测量过程中,利用X方向滑台驱动被测件进行移动,使测量系统可以完成对被测件的扫描测量。根据各个被测参数测量过程的数学模型,结合系统的硬件结构,利用Visual Studio 2017开发工具、C#编程语言完成专用测量软件的设计。测量软件的功能主要有:利用RS-232串口实现上位机对测量系统中其他元件的通信;实现测量数据的采集和处理,根据数学模型计算出被测参数的测量值;实现测量数据的保存、查找及报表生成。对测量系统的测量不确定度合成进行了讨论研究。通过分析每一个测量环节得到测量系统的误差来源,利用误差的传递公式及不确定度的合成方式,计算得出测量系统的不确定度,其中对于轴线直线度误差利用模拟统计法合成其不确定度。最终证明测量系统满足技术指标,可以完成具体的测量任务。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP274;V46
【部分图文】：

扫描法测量原理图

[19]。图1-6 激光衍射测量法原理图（4）投影成像测量法 测量原理如图 1-7 所示[18]-[20]。光源发出的光线经扩束准直系统后变成一束平行光，平行光束照射在被测件上，形成阴影，通过测量两阴影的宽度，即可计算得到待测件直径[21]。光源 扩束准直系统待测件光电接收器图1-7 投影成像测量法原理图目前，采用投影成像测量法的测径产品较多。国外典型产品有：德国米铱公司的光幕千分尺传感器，其测量范围为 0.3~40mm，绝对误差为 ；英国真尚有科技有限公司的 ZM10X 激光测径仪，该系列传感器测量范围非常广，可测500mm 外径的物体，测量精度

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-9-图1-13 综合量规测量法原理图（3）视觉检测法 视觉检测法的原理如图 1-14 所示[26]，多个激光器发出的光线经过透镜扩束形成线光源，对被测件进行光切，得到被测件轴向上若干个截面的椭圆弧，CCD 摄像机接收各椭圆弧的图像，经数据采集卡送入计算机，进过数据分析便可求得各个截面椭圆弧圆心的位置坐标。经直线度误差的评定便可求得被测件轴线的直线度误差[27]。这种检测方法的特点是量程大、非接触、测量速度快、测量精度高、可实现在线测量等特点[28]-[29]。控制器 数据采集卡 计算机被测件激光器CCD图1-14 视觉检测法原理图（4）光电自准直仪测量法 光电自准直仪的工作原理如图 1-15 所示[30]，光线通过位于物镜焦平面的分划板后，经物镜形成平行光。平行光被垂直于光轴的反射镜反射回来，再次通过准直镜头后由分光棱镜转折汇聚在位于共轭焦平面的 CCD 表面
【参考文献】

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本文编号：2844475