三坐标位移台装配测试方法研究

发布时间：2017-05-19 03:13

  本文关键词：三坐标位移台装配测试方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：三坐标位移平台已经被广泛的应用在航天、医疗、工业生产和测试等领域中，其定位精度的高低对航天控制、生产和测试精度都有很大的影响，所以对三坐标位移台的定位精度提出了越来越高的要求，如何进一步提高位移台的定位精度成为了国内外专家和学者研究的重点。 本文中研究的三坐标位移台为开环位移台，使用手动旋转螺纹副的方式控制位移台的移动，既不具备闭环控制系统，也不含有电机控制系统，主要是通过提高机械部件的加工和装配精度、提高光栅尺和电气检测系统的测量精度来提高该类位移台的定位精度。 文中介绍了导轨、光栅尺、细分盒以及其他主要电子器件的分析和选择，设计了检测三坐标位移台空间位移量的电气系统，并制作了电气系统操作面板，完成了电气系统硬件和软件的调试，实现了三坐标位移台空间位移量的检测与显示、位移值显示清零、环境温度的检测与显示、各轴行程中点提示、设备故障和温度超限报警以及暂停报警等功能。 设计了三坐标位移台各个装配环节的高精度测试方法，基于自准直仪完成了机械部件加工和装配的平面度、平行度、直线度和垂直度的测量与评价，完成了导轨安装的平行度、直线度以及垂直度的测量与评价，分析了环境温度变化、光栅刻线加工误差以及光栅尺安装位置误差对其测量精度的影响，减小光栅尺测量误差带来的影响，保证了各个环节的装配精度达到设计要求，从而实现位移台整体精度达到设计要求。 装配完成后，基于九线法和双频激光干涉仪对位移台的几何误差进行测量和辨识，根据几何误差辨识结果，对位移台装配进行精细的调整，进一步提高位移台的整体精度。经过最终的检定和测试，位移台达到X和Y轴行程±10mm、Z轴行程80mm、定位精度1μm的设计要求。
【关键词】：三坐标位移台 装配测试 位移检测 光栅尺
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH721
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题的来源和研究意义10-11
• 1.1.1 课题的来源10
• 1.1.2 课题的研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 定位工作台技术的研究现状11-12
• 1.2.2 平面度测量技术的研究现状12-13
• 1.2.3 直线度测量技术的研究现状13-14
• 1.3 几何误差参数辨识方法概述14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-16
• 第2章 三坐标位移台总体方案设计16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 三坐标位移台的设计要求16
• 2.3 机械结构设计16-17
• 2.4 电气系统功能设计17-19
• 2.5 电气系统整体方案设计19-20
• 2.6 位移台主要部件的选型及分析20-25
• 2.6.1 导轨的选型20-22
• 2.6.2 光栅尺的选型22-23
• 2.6.3 细分盒的选型23-25
• 2.6.4 主要电子芯片的选型25
• 2.7 本章小结25-26
• 第3章 电气系统硬件电路设计26-37
• 3.1 引言26
• 3.2 硬件电路整体方案设计26-27
• 3.3 操作面板模块电路设计27-29
• 3.4 数值显示和按键调理模块电路设计29-31
• 3.4.1 数码管及其驱动电路29-30
• 3.4.2 按键调理电路30-31
• 3.5 信号处理模块电路设计31-36
• 3.5.1 辨向电路31-32
• 3.5.2 光电隔离电路32-34
• 3.5.3 MCU 处理单元34
• 3.5.4 蜂鸣器驱动电路34-35
• 3.5.5 温度传感器电路35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 电气系统软件设计37-51
• 4.1 引言37
• 4.2 水平方向运动位移检测和处理程序设计37-44
• 4.2.1 主程序设计37-41
• 4.2.2 按键识别和处理程序41-42
• 4.2.3 零点脉冲处理程序42-43
• 4.2.4 脉冲计数溢出中断服务程序43-44
• 4.3 垂直方向运动位移和温度检测处理程序设计44-50
• 4.3.1 主程序设计44-47
• 4.3.2 按键识别和处理程序47-49
• 4.3.3 零点脉冲处理程序49
• 4.3.4 脉冲计数溢出中断服务程序49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 机械部件加工装配精度的测试51-78
• 5.1 引言51
• 5.2 平面的加工和检测51-63
• 5.2.1 平面的分类和技术要求51
• 5.2.2 平面的加工方法51-53
• 5.2.3 自准直仪法平面度测量53-54
• 5.2.4 平板平面的平面度和平行度测量54-59
• 5.2.5 垂直平面的直线度和垂直度测量59-63
• 5.3 导轨的安装测试63-68
• 5.3.1 导轨的平行度测量63-64
• 5.3.2 水平安装导轨的直线度测量64-66
• 5.3.3 垂直安装导轨的直线度测量66-67
• 5.3.4 垂直安装导轨的垂直度测量67-68
• 5.4 光栅尺测量精度影响分析68-70
• 5.4.1 温度变换对光栅尺测量精度的影响68
• 5.4.2 光栅尺刻线误差对测量精度的影响68-69
• 5.4.3 光栅尺安装误差对测量精度的影响69-70
• 5.5 位移台几何误差参数的辨识70-73
• 5.5.1 几何误差源分析70-71
• 5.5.2 几何误差的辨识71-73
• 5.6 三坐标位移台的测试73-77
• 5.7 本章小结77-78
• 结论78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83

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