转子螺旋曲面激光测量原理及技术研究

发布时间：2018-04-11 13:05

本文选题：螺旋曲面 + 激光三角法　；参考：《沈阳工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着我国装备制造业的迅猛发展,以螺杆钻具和螺杆马达为代表的各种螺旋机械产品应运而生。但我国所生产的螺旋机械产品和国外同行业相比存在着一定的差距,主要是因为国内在螺旋产品的型线设计和产品的加工制造精度上存在不足。在型线设计短时间无法取得重大突破的情况下,如何提高螺旋产品的制造精度就成为了制约我国工业发展水平的关键所在。而加工精度的提高离不开精确的测量,因此对复杂螺旋曲面类零件测量的研究就变得越发重要。目前,转子螺旋曲面的测量方式主要有接触式和非接触式两种,针对石油钻采行业使用的超细长螺杆转子,传统的测量方法是采用千分尺测量螺杆转子的大径和小径,并通过预先做好的廓形样板对实际加工出来的螺杆转子进行质量评定,不但增加了工人的劳动强度,而且精度无法得到保证。激光三角法是近年来发展起来的一种新型非接触式测量方法,并因其优越的特性被广泛应用于三维轮廓的测量等方面。首先,通过对转子螺旋曲面几何特征和激光三角法测量原理的研究,确定了转子螺旋曲面在机测量系统的组成。该系统以沈阳工大科技开发有限公司研发的具有知识产权的LXK300X型数控螺旋槽铣床为基体,通过在铣床上增配高精度激光位移传感器、旋转编码器、计算机等设备实现了转子截面廓形数据的采集、传输和存储。然后,结合螺杆转子截面廓形特性和实验数据特性,综合对比了现有的数据处理方法。在分析了传统小波阈值降噪法在降噪过程中可能呈现的降噪不完全、有效信号误删的情况,提出了一种新的小波阈值降噪法;针对分段曲线拟合在分段处拟合函数不连续、过渡不够光滑以及多项式曲线拟合在数据点较多时拟合效果不佳的问题,提出了一种基于拉格朗日乘数法的转子截形曲线拟合方法。最后,分析了该在机测量系统测量误差产生的原因,并对影响因素中影响因子最大的倾角误差做了认真研究,从激光三角法测量原理出发,根据光路的几何特征建立了倾角误差的数学模型,并推导了倾角误差的数学表达式。最后,在现有的数控加工中心上,以高精度激光干涉仪为基准,实现了对激光位移传感器的倾角误差的实验标定。本研究旨在通过对转子螺旋曲面在机测量的研究,降低工人的劳动强度,提高转子螺旋曲面的加工精度和加工效率,提高国产螺旋机械产品的工作效率和使用寿命,推动我国工业的发展。
[Abstract]:With the rapid development of the equipment manufacturing industry in China , all kinds of spiral mechanical products represented by screw drilling tools and screw motors have been developed .

【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG806

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