薄壁轴承套圈外轮廓精密测量技术研究

发布时间：2017-10-04 05:36

  本文关键词：薄壁轴承套圈外轮廓精密测量技术研究

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【摘要】：轴承被称为“机械关节”，随着机械、电子，尤其是航空航天和精密机械制造技术的快速发展和产品精度的提高，其加工精度和质量也随之提高。薄壁轴承是轴承尺寸系列中壁厚最薄的一种，常用在需要精确控制或者旋转轴拆卸位置苛刻的地方，其检测精度的要求也极高。为满足轴承套圈外轮廓的检测需求，通过对比分析现有检测方法及未来检测发展趋势，着重研究了光透过式检测方法测量的原理，并采用该方法拟定测量方案，对测量仪的组成及结构进行了研究，并对其中关键部件进行选型，搭建测量仪；对测量仪各子系统间通讯形式进行分析研究，对测量数据的滤波处理进行理论研究，在此基础上对套圈轮廓进行测量实验，，最终对实验数据进行分析并验证方案的可行性。 对光透过式方法三维轮廓测量原理进行了深入分析及研究。对薄壁轴承套圈待检测参数及技术特点的分析，研究了光透过式和光栅测量的原理、亚像素定位算法，得出测量点在CCD上投影信息；对测头组件的光源类型、照明方式及检测光路进行了对比分析，设计了两组光透过式测头均采用LED固体光源进行背面照射进行测量的方案。 通过测量方法的分析和构件结构原理研究，搭建了专用薄壁套圈轮廓检测平台，系统检测工作台采用旋转气场在套圈内表面形成的压力差进行定位，确保套圈位于测头有效检测范围内，带动测头上下移动的平移台采用步进电机驱动，平移台由高精密滚珠螺杆与高精密线性滑块导轨相结合，保证了测头扫描时高度方向上的平稳、精确地定位。 研究了光学测头组件的标定技术、计算机与光学测头组件及电机运动控制器间的通信原理，在对测量系统数据采集过程中出现的噪声做出分析后，采用有限冲击响应(FIR)滤波器对信号进行滤波处理。 进行薄壁轴承套圈测量实验，根据实验数据进行对比分析，验证检测仪设计的可行性。对检测仪可能产生的主要误差及来源进行分析，基于误差理论分析，提出了对本系统的几种改进和完善措施用以提高检测精度。
【关键词】：薄壁轴承套圈 非接触测量 气旋定位工作台 系统标定 误差分析
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.3;TG806
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 轴承套圈轮廓检测国内外研究现状9-13
• 1.2.1 轴承套圈沟道检测9-11
• 1.2.2 轴承套圈直径检测11-13
• 1.3 课题来源及研究内容13-14
• 第2章 检测系统总体方案设计14-36
• 2.1 薄壁轴承套圈结构及技术特点14-15
• 2.2 检测方法的选定15-19
• 2.3 边缘检测算法19-21
• 2.3.1 形心法20
• 2.3.2 灰度重心法20-21
• 2.4 总体方案设计21-22
• 2.5 光学测头组件的设计22-26
• 2.5.1 光源的选取22-25
• 2.5.2 照明方式及检测光路部分25-26
• 2.6 设备搭载平台的结构设计26-27
• 2.7 驱动及运动控制系统27-35
• 2.7.1 执行部件27-29
• 2.7.2 运动控制系统29-31
• 2.7.3 传动装置31
• 2.7.4 反馈测量装置31-33
• 2.7.5 运动控制方式33-35
• 2.8 本章小结35-36
• 第3章 气旋定位系统的设计36-46
• 3.1 旋转气场定位原理36
• 3.2 流固耦合数值模拟36-42
• 3.2.1 有限元法及其控制方程37-39
• 3.2.2 模型建立及耦合条件设置39-41
• 3.2.3 耦合求解结果41-42
• 3.3 流固耦合结果分析42-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 数据处理及实验分析46-56
• 4.1 测头标定技术46-49
• 4.1.1 单点校准46-47
• 4.1.2 双测头间距的标定47-48
• 4.1.3 光幕不共面的校准48-49
• 4.2 RS232C 串口通信49-51
• 4.3 数字滤波51-53
• 4.3.1 有限长单位脉冲响应(FIR)滤波器51-52
• 4.3.2 FIR 低通滤波器的设计52-53
• 4.4 实验结果与分析53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 测量系统误差分析56-64
• 5.1 误差理论基础56-57
• 5.2 检测系统误差来源57-61
• 5.2.1 直线位移误差57-58
• 5.2.2 直径测量误差58-61
• 5.3 提高精度措施61-63
• 5.4 小结63-64
• 第6章 结论与展望64-66
• 6.1 本文总结64
• 6.2 研究展望64-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位期间的研究成果70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘凤九，吕理;用百分表测量大型轴承孔径[J];轴承;1994年06期

2 张秀君;薄壁轴承的设计应用[J];轴承;1997年03期

3 曾莉,史松霞;四点接触球转盘轴承沟道直径检测方法探讨[J];轴承;2004年04期

4 陈跃飞;王恒迪;邓四二;;机器视觉检测技术中轴承的定位算法[J];轴承;2010年04期

5 孙燕峰;李成贵;魏鹏;;一种基于线阵CCD的工件外尺寸测量装置的设计与实现[J];电子测量技术;2012年02期

6 马惠敏;基于投影的灰度图像特征提取[J];光学技术;2002年06期

7 王和顺;陈次昌;黄惟公;;CCD测量误差的研究[J];光学技术;2009年03期

8 沈栋平;郭波;王发峰;;基于ANSYS 12.0的静压轴承双向流固耦合分析[J];轴承;2012年07期

9 薛明;李济顺;孙金花;;薄壁轴承内外径气动测量装置测头的设计[J];轴承;2007年06期

10 姜丽华;;调心球轴承外圈沟道球面直径尺寸的测量[J];轴承;2007年11期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 陈明惠;扫频激光光源的研制[D];浙江大学;2011年

2 郧建平;基于白光干涉的表面形貌接触和非接触两用测量系统的研究[D];华中科技大学;2008年

本文编号：968948