学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

激光修整超硬磨料砂轮测控系统及误差分析研究

作　者: 易隆辉
导　师: 陈根余
学　校: 湖南大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 激光烧蚀超硬磨料砂轮非线性校正激光三角测量位置传感器
分类号: TG743
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 61次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

超硬磨料(金刚石和立方氮化硼)砂轮具有异常优良的磨削性能,在精密、超精密磨削,难加工材料磨削,高效磨削和磨削自动化中有广泛的应用前景,超硬磨料砂轮是未来砂轮的发展趋势。由于超硬磨料砂轮本身特性,采用传统的基于力的修整方法修整超硬磨料砂轮很难达到使用要求,砂轮的修整问题严重制约了超硬磨料砂轮的发展。基于热作用的新的激光修锐和整形方法成为超硬磨料砂轮修整的有效手段,瓶颈问题在于整形精度的提高。在对激光烧蚀砂轮过程机理分析的基础上,从光学、机械、测量、控制的角度进一步提高砂轮的整形精度,将有助于推动超硬磨料砂轮的发展与应用。通过分析基于几何光学理论的激光三角测量原理和影响控制精度的控制电路组成及原理,找出影响整形精度的因素,寻求有效提高精度的途径。光三角测量装置通过一维光电位敏检测器PSD(Position Sensitive Detector)检测出待修整砂轮表面高低的位置信号并转化成对应的电信号,分析计算测量误差的来源并提出减少误差的措施。分析产生位置—电压非线性误差的原因,采用模拟电路实现非线性校正,得到成线性变化的位置-电压信号对应关系。控制电路通过将检测到的电压信号与参考电压比较得到高低电平,转化成TTL脉冲信号控制激光器加工巨脉冲的发射。对应砂轮高点发射加工激光巨脉冲,低点则不发,通过若干周期的激光烧蚀加工,可达到较理想的整形精度。采用声光调Q Nd:YAG激光器对青铜结合剂金刚石超硬磨料砂轮进行修整试验,验证测控装置能有效控制加工激光巨脉冲的发射,并能得到较理想的整形精度。

全文目录

学位论文原创性声明  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
插图索引  10-12
附表索引  12-13
第一章绪论  13-21
  1.1 超硬磨料砂轮及其应用介绍  13-14
  1.2 超硬磨料砂轮的修整  14-18
    1.2.1 传统的修整方法  14-16
    1.2.2 激光修整超硬磨料砂轮  16-18
  1.3 国内外对激光加工控制系统研究的现状  18-19
  1.4 课题来源  19-20
  1.5 激光修整超硬磨料砂轮精度控制研究意义  20
  1.6 本课题的研究内容  20
  1.7 小结  20-21
第二章修整测控系统原理  21-29
  2.1 组成结构  21-22
  2.2 声光调Q Nd:YAG 激光器的原理及设计  22-25
    2.2.1 声光调Q 固体激光器的基本结构  22
    2.2.2 工作物质  22-23
    2.2.3 泵浦源  23
    2.2.4 光学谐振腔  23
    2.2.5 声光调Q 器件  23-24
    2.2.6 水冷系统  24
    2.2.7 声光调Q Nd:YAG 激光器输出功率测试  24-25
  2.3 检测原理  25-28
    2.3.1 位置传感器  25-26
    2.3.2 PSD 光电位置传感器  26-27
    2.3.3 三角测量  27-28
  2.4 控制原理  28
  2.5 小结  28-29
第三章测控系统分析  29-38
  3.1 激光三角测量  29-32
    3.1.1 基于几何光学理论的激光三角测量位移原理  29-30
    3.1.2 基于朗伯定律的激光三角测量位移原理  30-32
  3.2 误差分析  32-34
  3.3 测量误差校正  34-37
    3.3.1 扩束光路  35-36
    3.3.2 恒聚焦激光三角测量光路  36
    3.3.3 非线性校正  36-37
  3.4 系统实时性分析  37
  3.5 小结  37-38
第四章控制电路设计  38-56
  4.1 滤波电路  38-42
    4.1.1 滤波  38-39
    4.1.2 滤波原理分析  39-41
    4.1.3 滤波电路性能  41-42
  4.2 放大电路  42-44
    4.2.1 集成运算放大电路特点  42
    4.2.2 集成运算放大芯片的选用  42-43
    4.2.3 TL084CN 工作性能测试  43-44
    4.2.4 I/U 转换  44
  4.3 非线性校正  44-46
    4.3.1 原理分析  44-46
    4.3.2 模拟乘法器  46
  4.4 输出电压幅值调整  46-47
  4.5 电压比较、输出  47-49
    4.5.1 电压比较  47-49
    4.5.2 ±15V/±5V 转换电路  49
    4.5.3 输出TTL 控制电平  49
  4.6 控制脉冲对声光调Q 电源巨脉冲输出的控制  49-52
    4.6.1 调Q 驱动电源外控制脉冲输入接口  49-50
    4.6.2 调制脉冲的产生  50-51
    4.6.3 控制方式的选择  51-52
    4.6.4 调Q 驱动外控制过程说明  52
  4.7 系统抗干扰处理  52-53
    4.7.1 干扰类型  53
    4.7.2 抗干扰处理措施  53
  4.8 电路调试、制板  53-55
    4.8.1 电路调试  54-55
    4.8.2 调试误差分析  55
    4.8.3 制板  55
  4.9 小结  55-56
第五章修整试验  56-64
  5.1 试验材料  56-59
    5.1.1 金刚石磨粒  56-59
    5.1.2 青铜结合剂  59
  5.2 试验装置  59
  5.3 修整试验  59-63
    5.3.1 调Q 驱动电源漏光处理  59-60
    5.3.2 位置-电压对应关系测定  60-61
    5.3.3 青铜结合剂金刚石砂轮整形  61-63
  5.4 小结  63-64
结论  64-66
参考文献  66-70
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  70-71
致谢  71

激光修整超硬磨料砂轮测控系统及误差分析研究

内容摘要

全文目录

相似论文