关节臂式汽车底盘测量仪研制
发布时间：2023-02-12 12:32
汽车的大量普及方便了人们的出行,但也带来了许多不可避免的问题。为了保证汽车正常行驶以及减少对环境的污染,需要对汽车底盘进行定期的维护与检测。在众多底盘检测技术中,三维检测技术不仅可以确保关键质量点的位置尺寸,还要能够保证其功能尺寸的准确性,因此是最佳的检测手段。本项目正是基于三维检测技术,完成了汽车底盘测量仪的研制。本文首先介绍了基于三维测量技术的汽车底盘检测发展现状,通过对各种三维测量技术的总结与比较,最终决定基于关节臂式坐标测量机实现测量系统的方案设计。为了实现旋转编码器信号的提取,处理以及发送,文章基于测量机的功能需求进行了硬件设计。然后根据D-H模型方法建立了关节臂式坐标测量机运动学模型,实现了坐标测量功能。为了提高测量精度,分析了需要校准的模型参量,并结合运动学模型构造了校准方程,采用最小二乘法对该方程进行求解,最终得到模型参数的最佳估计。实验结果表明,校准后测量机的测量精度达到了?1mm,单点重复精度在1mm以内。至此,结合机械设计部分,测量机的测量功能基本实现。为了得到底盘坐标系下的待测点检测结果,利用刚体变换理论实现了测量机坐标系与底盘坐标系关系的逆向求解,并将测量机测...
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 背景及研究的目的和意义
1.2 汽车底盘检测发展现状
1.2.1 基于几何测量的汽车底盘检测技术发展现状
1.2.2 基于三维测量的汽车底盘检测技术发展现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 关节臂式坐标测量机硬件设计
2.1 引言
2.2 关节臂式坐标测量机硬件功能需求分析
2.3 旋转编码器信号的获取与处理
2.3.1 旋转编码器选型
2.3.2 旋转编码器角度信号处理
2.3.3 旋转编码器过零信号处理
2.3.4 旋转编码器接口电路设计
2.4 旋转编码器信息传输
2.4.1 测量按钮电路设计
2.4.2 蓝牙模块设计
2.5 FPGA最小系统设计
2.5.1 FPGA供电电路设计
2.5.2 FPGA时钟电路设计
2.5.3 FPGA程序下载及存储电路设计
2.6 电源模块设计
2.6.1 稳压电路设计
2.6.2 电压检测电路设计
2.6.3 电源接口电路设计
2.7 硬件电路测试
2.8 本章小结
第3章 关节臂式坐标测量机运动学模型建立与校准
3.1 引言
3.2 杆件结构运动关系描述
3.2.1 空间变换矩阵
3.2.2 D-H运动学模型
3.3 关节臂式坐标测量机运动学模型建立
3.3.1 运动学模型零位姿
3.3.2 测量方程
3.3.3 模型参数表
3.3.4 运动学模型验证
3.4 关节臂式坐标测量机运动学模型参数校准
3.4.1 模型参数校准原理
3.4.2 空间点关系的设计
3.4.3 非线性方程求解
3.4.4 模型参数校准的目标函数
3.4.5 待校准参数
3.4.6 目标函数求解
3.5 本章小结
第4章 测量机与底盘坐标系转换及底盘数据获取
4.1 引言
4.2 测量机坐标系与底盘坐标系转换
4.2.1 测量机坐标系与底盘坐标系转换的表示方法
4.2.2 旋转矩阵的求解
4.2.3 三种旋转矩阵求解方法的比较
4.3 底盘坐标系数据的获取
4.3.1 底盘坐标系建立
4.3.2 底盘坐标数据获取
4.4 本章小结
第5章 实验验证
5.1 引言
5.2 关节臂式坐标测量机校准实验
5.2.1 数据采集界面
5.2.2 校准工具
5.2.3 校准流程
5.2.4 校准结果
5.2.5 校准精度验证
5.3 汽车底盘检测实验
5.3.1 软件功能需求分析
5.3.2 软件界面介绍
5.3.3 待测点测头
5.3.4 汽车底盘检测实验
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
本文编号：3741115
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 背景及研究的目的和意义
1.2 汽车底盘检测发展现状
1.2.1 基于几何测量的汽车底盘检测技术发展现状
1.2.2 基于三维测量的汽车底盘检测技术发展现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 关节臂式坐标测量机硬件设计
2.1 引言
2.2 关节臂式坐标测量机硬件功能需求分析
2.3 旋转编码器信号的获取与处理
2.3.1 旋转编码器选型
2.3.2 旋转编码器角度信号处理
2.3.3 旋转编码器过零信号处理
2.3.4 旋转编码器接口电路设计
2.4 旋转编码器信息传输
2.4.1 测量按钮电路设计
2.4.2 蓝牙模块设计
2.5 FPGA最小系统设计
2.5.1 FPGA供电电路设计
2.5.2 FPGA时钟电路设计
2.5.3 FPGA程序下载及存储电路设计
2.6 电源模块设计
2.6.1 稳压电路设计
2.6.2 电压检测电路设计
2.6.3 电源接口电路设计
2.7 硬件电路测试
2.8 本章小结
第3章 关节臂式坐标测量机运动学模型建立与校准
3.1 引言
3.2 杆件结构运动关系描述
3.2.1 空间变换矩阵
3.2.2 D-H运动学模型
3.3 关节臂式坐标测量机运动学模型建立
3.3.1 运动学模型零位姿
3.3.2 测量方程
3.3.3 模型参数表
3.3.4 运动学模型验证
3.4 关节臂式坐标测量机运动学模型参数校准
3.4.1 模型参数校准原理
3.4.2 空间点关系的设计
3.4.3 非线性方程求解
3.4.4 模型参数校准的目标函数
3.4.5 待校准参数
3.4.6 目标函数求解
3.5 本章小结
第4章 测量机与底盘坐标系转换及底盘数据获取
4.1 引言
4.2 测量机坐标系与底盘坐标系转换
4.2.1 测量机坐标系与底盘坐标系转换的表示方法
4.2.2 旋转矩阵的求解
4.2.3 三种旋转矩阵求解方法的比较
4.3 底盘坐标系数据的获取
4.3.1 底盘坐标系建立
4.3.2 底盘坐标数据获取
4.4 本章小结
第5章 实验验证
5.1 引言
5.2 关节臂式坐标测量机校准实验
5.2.1 数据采集界面
5.2.2 校准工具
5.2.3 校准流程
5.2.4 校准结果
5.2.5 校准精度验证
5.3 汽车底盘检测实验
5.3.1 软件功能需求分析
5.3.2 软件界面介绍
5.3.3 待测点测头
5.3.4 汽车底盘检测实验
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
本文编号：3741115
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3741115.html
