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多功能非接触式圆度仪的研制

作　者: 孟凡良
导　师: 余晓芬
学　校: 合肥工业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 无油轴承圆度检测非接触测量圆度误差评定
分类号: TG834
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 6次
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内容摘要

无油轴承作为一种重要的工业零件，其内外表面圆度误差的大小会直接影响其自润滑效果、工作平稳性、使用寿命等各方面性能。但因其加工工艺特殊，部分尺寸较小，应用圆度仪、三坐标测量机等接触式圆度检测设备均无法取得满意效果。本学位论文来源于企业委托项目，任务是研制一台多功能非接触式圆度仪。通过将影像法与激光三角法集成，实现了对企业指定尺寸系列无油轴承内外表面圆度误差的精确检测。具体研究内容及成果如下：1.根据影像法和激光三角法的测量原理，完成了仪器硬件及软件的整体结构设计，并对测量系统开展了误差源分析。2.根据测量需求和误差分析结果，完成了仪器关键部件的选型及机械结构的设计。3.为实现仪器的自动化检测，研制了测控软件系统；提出了应用于多采样点下的圆度误差评价算法；并通过仿真证明了圆度误差评定时的最佳采样点数为100~200点。4.开展了影像测量放大比特性曲线的标定实验，拟合得到了光栅读数与影像测量系统放大比间的线性关系；利用标准球，成功分离并修正了由旋转台径跳产生的主要测量误差；通过与Talyrond365圆度仪的比对实验，验证了所研制仪器的测量不确定度满足设计要求。本学位论文所研制的仪器不是无油轴承圆度检测的专用仪器，它同样适用于对其他小尺寸回转体工件圆度误差的测量。

全文目录

致谢  7-8
摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
目录  10-15
第一章绪论  15-20
  1.1 课题研究的背景及意义  15-16
  1.2 圆度测量仪器概述  16-18
    1.2.1 接触式圆度测量仪器  16-17
    1.2.2 非接触式圆度测量仪器  17-18
  1.3 本论文主要研究内容  18-20
第二章仪器整体结构方案设计  20-29
  2.1 测量原理  20-22
    2.1.1 影像法测量  20-21
    2.1.2 激光三角法测量  21-22
  2.2 仪器硬件整体结构设计  22-23
  2.3 测量系统误差源分析  23-28
    2.3.1 影像测量系统误差源分析  23-24
    2.3.2 激光三角法测量系统误差源分析  24-28
  2.4 仪器软件整体结构设计  28-29
第三章仪器硬件结构设计  29-44
  3.1 影像测量模块研制  29-32
    3.1.1 工业相机选型  29-30
    3.1.2 镜头选型  30-31
    3.1.3 光源选型  31
    3.1.4 相机固定板的设计  31-32
  3.2 激光三角法测量模块研制  32-35
    3.2.1 激光三角法位移传感器的选型  32-33
    3.2.2 激光三角法测头支座的设计  33-35
    3.2.3 被测件的装夹  35
  3.3 工作台模块研制  35-42
    3.3.1 电动旋转台的选型  35-36
    3.3.2 升降台的研制  36-42
  3.4 无油轴承圆度检测系统总成  42-44
第四章仪器软件研制  44-69
  4.1 测量总控模块  44-45
  4.2 信号采集模块  45-47
    4.2.1 图像的采集与处理  45-47
    4.2.2 激光三角法测头数据采集  47
  4.3 数据处理模块  47-67
    4.3.1 影像法数据预处理  47-49
    4.3.2 激光三角法数据预处理  49-57
    4.3.3 圆度误差评定  57-67
  4.4 人机交互模块  67-69
第五章标定实验  69-77
  5.1 影像测量放大比特性曲线的标定实验  69-71
  5.2 仪器系统误差的分离  71-73
  5.3 仪器精度验证实验  73-77
    5.3.1 影像法测量圆度的精度验证实验  73-75
    5.3.2 激光三角法测量圆度的精度验证实验  75-77
第六章总结与展望  77-78
  6.1 工作总结  77
  6.2 工作展望  77-78
参考文献  78-81
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况  81-82

多功能非接触式圆度仪的研制

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