工件尺寸测量系统平台的设计

发布时间：2020-07-02 01:00

【摘要】：工件尺寸测量一直是测量领域很重要的一个研究课题。随着时代的进步,我国对检测技术手段的先进性也提出了更高的要求,但由于检测技术在我国发展相对缓慢,导致工件尺寸测量领域的自动化整体水平程度不高。本文研究并设计了一种基于激光三角测量和图像测量的小型工件尺寸非接触测量及管理分析系统。为提高工件尺寸测量的自动化水平,所研究的系统是以计算机为控制核心,激光位移传感器和相机为测量工具的自动检测系统,并建立了相应的数学模型。为了确保测量系统的可靠性,分析了测量系统的误差,上位机采用Visual Studio C++开发平台作为系统开发,下位机是STM32F405开发板,使用KEIL5编程。文章论述了测量系统平台的构成和总体设计方案以及各部分功能的实现,对系统检测原理进行了理论分析,综合分析工件尺寸测量的发展历程,提出工件尺寸测量系统的总体设计方案;编写上位机控制系统软件,其主要包括运动平台控制、通信和数据采集、人机交互界面等;设计下位机控制器接口电路;介绍了对激光位移传感器的光束方向向量、旋转轴以及相机的标定过程,对其中的激光测量坐标系转换进行了较为深入的描述,给出了相应的标定算法,并进行数据处理和分析。下位机采集各种测量信号与数据,并口的TTL信号实现下位机与工控机的并行传输通讯,串口和USB口读取光栅尺数据,RS422总线连接激光与下位机,网络传输激光数据,网口连接相机与工控机。工控机进行全局管理,用一套软件完成数据采集并存储于数据库内,软件后台进行数据处理、分析等,能直观显示误差数据,打印报表,实现工件尺寸测量的数字化管理,提高了检测效率及准确性,并且测量时无需人工操作,能自动完成对工件五个截面的测量。最后,通过对一系列实验数据的分析,得到了系统的误差,验证了所设计系统的可行性,在实际的测量中能够满足要求。
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52;TH74
【图文】：

激光三角,反射式,测量原理

图 2-1 激光三角反射式测量原理计方案施形式多样，形状比较复杂，测量要素多，因此运动平台与高精度激光位移传感器以及摄影测及光栅传感器与机械运动机构配合以扫描方式通过软件处理的方式对工件外围轮廓的数据和三维数据重建模型，从而获得各个尺寸信息。密工作台按照预先给定的运动轨迹可实现三维，微控步进电机负责带动五个轴扫描工件表面、宽、高、孔径、孔距等功能。以工件的底面作

工件,孔位

图 2-2 工件尺激光通过光三角法扫描工件表标数据在软件中进行处理，可得到通过对工件的孔位测量得到孔位的测量方法的结合即可实现对工件的尺工件的外形轮廓尺寸用激光三角工件侧面的孔位直径和孔间距，顶部的孔径及孔位间距可以通过测量；对于上述动作不能测量到的部位议进行二次装夹后测量。2.3.2 系统组成

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