大距离孔系同轴度测量装置专用校准技术研究

发布时间：2017-07-25 23:23

  本文关键词：大距离孔系同轴度测量装置专用校准技术研究

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【摘要】：目前对于大距离多孔系工件同轴度误差检测而言,主要采用长轴塞规测量法,其检测结果很难保证零件的合格率。然而,大距离孔系同轴度测量装置很好地解决了超长孔系同轴度误差测量和孔径测量的难题,克服了长轴塞规测量的低效率、低精度、低可靠性的弊端,实现了多孔零件几何量检测过程的自动化。鉴于大距离孔系同轴度测量装置所具有的广阔的工程应用前景,迫切需要相应的校准设备来保证其测量值的准确性。本课题基于大距离孔系同轴度测量装置精度校准的问题,对同轴度误差来源、多孔系工件同轴度测量方法、误差计算模型方面进行了研究,对孔系同轴度测量装置校准系统的原理与组成进行了归纳,建立了校准系统的结构与控制模型,提出了一种专用校准方法,通过提供一组轴线位置变动量已知的标准孔系模拟装置,将同轴度测量装置测得值与标准值相比较,以此得出被校准装置的测量误差。该校准系统由自行设计的三维精密运动平台与标准环规组成,采用光栅尺作为系统定位元件,采用TMS320F2812作为系统的主控芯片,并提出了基于最小二乘原理的同轴度最小区域算法。研究结果表明:该校准系统分辨率达到1um,系统不确定度达到5.8um,能够快速有效地校准大距离孔系同轴度测量装置的精度误差。
【关键词】：校准 同轴度 精密运动平台 DSP2812 最小区域法
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG83
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-14
• 第一章 绪论14-19
• 1.1 课题的来源和研究意义14-15
• 1.1.1 课题的来源14-15
• 1.1.2 课题的研究意义15
• 1.2 国内外校准技术的发展现状15-17
• 1.2.1 校准标准量的发展15-16
• 1.2.2 校准机构的发展16
• 1.2.3 校准系统控制与数据采集的发展16
• 1.2.4 校准指标评定系统的发展16-17
• 1.3 课题的主要研究内容和论文结构17-19
• 1.3.1 课题的主要研究内容17
• 1.3.2 论文的结构安排17-19
• 第二章 校准系统总体设计19-31
• 2.1 校准系统技术原理19-22
• 2.1.1 孔心坐标点采集原理19-20
• 2.1.2 激光准直原理20-21
• 2.1.3 校准系统坐标系的建立21-22
• 2.2 校准系统精度需求分析22-24
• 2.2.1 XY轴变动对同轴度误差的影响分析23-24
• 2.2.2 Z轴变动对同轴度误差的影响分析24
• 2.3 校准系统总体方案设计24-29
• 2.3.1 校准系统结构总体设计25-27
• 2.3.2 校准系统测控模块总体设计27-29
• 2.3.2.1 基于DSP芯片的下位机控制模块设计27-28
• 2.3.2.2 校准系统上位机总体设计28-29
• 2.4 校准系统误差评定方法29-30
• 2.4.1 同轴度测量装置示值误差评定方法29-30
• 2.4.2 同轴度测量装置重复性误差评定方法30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 校准系统结构设计31-50
• 3.1 机械结构总体设计31-32
• 3.2 模拟孔装置32-33
• 3.2.1 V型块32-33
• 3.3 二维滚珠丝杠直线机构33-44
• 3.3.1 滚珠丝杠和滑动导轨34-36
• 3.3.1.1 滚珠丝杠副34-35
• 3.3.1.2 滑动导轨副35-36
• 3.3.2 步进电机36
• 3.3.3 水平台36-37
• 3.3.4 Y轴运动装置37-41
• 3.3.4.1 运动滑座37-38
• 3.3.4.2 丝杠螺母座38-39
• 3.3.4.4 支座39
• 3.3.4.5 底座39-41
• 3.3.5 X轴运动装置41-44
• 3.3.5.1 运动滑座41-42
• 3.3.5.3 轴承座42-43
• 3.3.5.4 支座43-44
• 3.3.5.5 底座44
• 3.4 气浮直线运动平台44-49
• 3.4.1 气浮工作平台的原理及特点45-46
• 3.4.2 直线电机46-47
• 3.4.3 气浮滑座47-48
• 3.4.4 大理石平台48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章校准系统硬件电路设计50-66
• 4.1 电路模块总体设计50-51
• 4.2 DSP芯片工作模块设计51-52
• 4.2.1 TMS320F2812 芯片特点51
• 4.2.2 DSP2812 相关电路设计51-52
• 4.3 电源电路设计52-53
• 4.4 通信电路设计53-54
• 4.5 电机驱动电路设计54-60
• 4.5.1 步进电机驱动电路设计54-57
• 4.5.1.1 步进电机及其驱动器原理54-55
• 4.5.1.2 步进电机驱动系统连接55-57
• 4.5.2 直线电机驱动电路设计57-60
• 4.5.2.1 直线电机及其驱动器原理57-58
• 4.5.2.2 直线电机驱动系统连接58-60
• 4.6 光栅信号采集电路设计60-64
• 4.6.1 位移传感器选型60
• 4.6.2 雷尼绍光栅尺原理及特点60-61
• 4.6.3 位移信号采集系统61-64
• 4.7 限位开关电路设计64-65
• 4.8 本章小结65-66
• 第五章 校准系统软件设计66-84
• 5.1 系统相关算法设计66-74
• 5.1.1 同轴度最小区域法66-71
• 5.1.1.1 同轴度误差定义66-67
• 5.1.1.2 同轴度最小二乘法原理67-69
• 5.1.1.3 同轴度最小区域法原理69-71
• 5.1.2 孔系坐标生成算法71-73
• 5.1.3 运动平台位置到达算法73-74
• 5.2 上位机应用模块设计74-78
• 5.2.1 用户管理模块设计74-75
• 5.2.2 设备管理模块设计75-76
• 5.2.3 校准模块设计76-77
• 5.2.4 数据处理模块设计77-78
• 5.3 校准系统数据库设计78-83
• 5.3.1 校准系统数据库E-R模型设计78-80
• 5.3.2 校准系统数据库表结构设计80-82
• 5.3.3 校准系统数据库访问模块设计82-83
• 5.4 本章小结83-84
• 第六章 系统的不确定度分析与校准试验84-90
• 6.1 校准系统不确定度分析84-86
• 6.1.1 Z轴进给系统不确定度分析84
• 6.1.2 XY轴进给系统不确定度分析84-85
• 6.1.3 定位误差与同轴度值相关分析85-86
• 6.2 同轴度测量装置校准试验分析86-89
• 6.2.1 模拟孔系同轴度标准值分析86-87
• 6.2.2 模拟孔系同轴度测量值分析87-89
• 6.2.3 同轴度误差评定89
• 6.2.4 孔径试验分析89
• 6.3 本章小结89-90
• 第七章 总结与展望90-93
• 7.1 总结90
• 7.2 展望90-93
• 致谢93-94
• 参考文献94-97
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文97

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本文编号：573800