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大型平面在线测量系统关键技术的研究

作　者: 王文超
导　师: 熊木地
学　校: 大连海事大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 误差分离平面度在线分区测量数据拼接最小二乘法拟合
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

在船舶加工制造业中,船体、基座等大平面的加工效果直接影响到船舶的制造质量,因而对这类平面的平面度要求较高。传统测量方法采用离线测量法,需要耗费大量的人力物力,待平面加工完毕后首先进行布点、采样而后评定。近年来,采用在线测量法相对离线测量法大幅地提高了测量速度,能够随着平面的加工进行实时采样,待加工完毕即可得到测量结果,对小平面的平面度测量使用在线测量法能够快速得到测量结果。然而在线测量不同于离线测量,具有数据量大、运算复杂等特点,因而系统的计算速度将直接影响到测量系统的测量效率,甚至当被测面规格较大时庞大的数据矩阵将引起测量系统的瘫痪。目前为解决这一问题国内外学者进行了研究,通常采用增大采样点间距的方法来降低数据矩阵的大小,虽然达到了提高计算速度的目的却损失了精度。对能够高效、高精度解决平面度在线测量问题的方法的研究目前国内外仍处于空白阶段。为解决这一问题,本文采用平面度在线分区测量法构建了平面度在线分区测量系统。该系统以平面度在线测量系统为基础,将采集数据进行分区处理,以达到降低数据矩阵维数的目的从而大幅提高数据处理速度,最终大幅提高系统测量速度。该系统主要由DC-DC电源、上位机、FPGA硬件电路、电涡流传感器等关键设备组成。其中,DC-DC电源部分主要负责提供低纹波电源,电涡流传感器进行测量数据的采集,并通过高精度AD转换将模拟量转换为数字量, FPGA硬件数据处理部分按照平面度在线分区测量法的算法流程,完成数据自动分区、分区误差分离、数据拼接与评定等一系列处理过程从而得到测量结果,测量结果通过UART由FPGA硬件处理部分交由上位机进行显示,同时为了方便测量结果的直观显示,上位机部分增加了三维显示部分。经过仿真测试与实验验证,系统达到设计要求,在保证精度的同时,能够有效解决大型平面的在线测量时运算速度慢的问题,速度大幅提高。

大型平面在线测量系统关键技术的研究

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