游标卡尺示值自动检定装置设计与分析

发布时间：2020-04-28 23:20

【摘要】：随着制造业和科学技术的快速发展,工业对零部件的尺寸精度提出了更严的要求。测量器具(如游标卡尺、千分尺、百分表等)被广泛地应用到机械加工中,其准确度是零部件质量的保证。游标卡尺作为常用量具,现阶段其检定方法依旧以人工检定为主,检定过程重复性大、效率低,检定结果易受人为因素影响。为有效解决这一系列的检定问题,提高检定精度,本文提出了一种以机器视觉为核心技术的游标卡尺自动检定装置。游标卡尺自动检定装置是集机械系统、机电控制系统、视觉系统及图像处理系统于一体化的智能检定仪器。采用高精密度光栅尺位移传感器代替检定用标准量块作为测量标准,其运动方向与游标卡尺的移动方向于同一直线上,减小阿贝误差;利用步进电机代替人工操作方式,驱动滚珠丝杆,控制滑块运动,带动游标卡尺移动,通过对运动控制驱动系统及反馈控制的设计,实现检定系统的伺服闭环运动控制,从硬件上保证了高精度游标卡尺检定的精度要求;采用机器视觉技术代替人眼实时采集游标卡尺示值图像,经图像处理得卡尺数值,并与光栅尺比较得到示值误差;采用物联网信息管理技术,将检定数据实时传送到远程计算机并存入计量信息管理系统,实现数据的网络传输与存储。该装置的研制不仅提高了游标卡尺示值检定装置的精密度和准确性,而且使整个检定过程可自动操作,节省人力,提高检定效率。
【图文】：

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图 1.1 检定系统框架示意图上内容的分析及 JJG30-2012《通用卡尺检定规程》的要内容包括：统工作原理及总体结构设计：研究系统方案设计的指导系统软件的整体架构。械系统：针对不同规格和结构的游标卡尺，设计相应的自由度；研究基座平台三维动态特性，采用弹性力学理荷和刚度，确定基座机械结构；研究基座系统中的摩擦高精度定位控制的影响，通过自适应动态表面控制方案补偿在一个近似线性阶段运动系统的摩擦和齿隙的非线的机械结构，减小基座系统的运行误差，提高整个装置的电控制系统：研究装置驱动与传动系统匹配的有效性，，提高控制精度；根据步进电机速度理论曲线，计算有转矩大小等参数，完成驱动系统；对比不同类型测量位

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由于标准量块的局限性，在目前研究的检定装置中不能作为标量值被引入，需重新定义能代替标准量块的标准量具或高精度传感器。系统终选用高精度光栅尺位移传感器作为标准量具，将其得到的标准量值与被检标卡尺示值进行比较分析，得到示值误差。为了保证游标卡尺示值的检定精度，在系统的研发过程中，必须严格重视准量值和游标卡尺示值的获取。光栅尺位移传感器作为标准量具获取标准量，作为整个检定系统的示值基准，是决定系统精度至关重要的因素，因此对栅尺的精度要求及选型非常重要。游标卡尺作为被检对象，其示值的获取也常关键，示值获取不精准，得到的示值误差也会偏大，最终对被检游标卡尺合格率也会产生较大的影响。为了解决上述问题，结合国内外研究现状，系最终选用将计算机作为系统控制中心，采用高精密度的光栅尺代替检定用标量块作为测量标准，利用步进电机驱动方式代替人工移动游标卡尺，采用机视觉 CCD 摄像头及图像处理技术代替人眼和大脑分别采集和识别游标卡尺值，采用计算机数据处理系统分析比较示值误差，最终存储游标卡尺示值检数据及示值误差值。整个系统工作原理框架流程如图 2.1 所示。
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH711;TP391.41

【参考文献】