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船用柴油机大直径缸套加工精度在线检测系统

作　者: 吴琼
导　师: 唐文献
学　校: 江苏科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 船用大直径缸套三点误差分离法 LabVIEW 形位误差在线检测
分类号: U664.121
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

目前对于大型回转类工件的制造，迫切需要解决的是加工的高精度和高效问题。在对大型回转类零件进行加工时，形位误差的测量是检验该类零件的一项重要指标。本课题结合当前在线检测的技术现状，针对直径为468mm，长度为1742m m的船用大直径缸套，设计开发一套有效、实用的形位误差在线检测系统，测量精度可达到0.01mm。该测试系统采用的核心软件是美国NI公司的图形化虚拟仪器LabVIEW9.0，硬件核心为NI公司配套的PXI总线机箱和安装在内的数据采集卡，以虚拟仪器为核心搭建缸套在线测试系统。本文研究的重点内容为：1．针对目前大直径船用缸套的制造现状，结合大型回转类工件测量的理论模型，对缸套在线检测进行需求分析，提出缸套在线检测系统的方案设计，其中包括在线检测系统的硬件方案设计和软件功能模块设计。2．设计缸套在线检测系统的采样方案，利用最小二乘法和时域三点误差分离法分别建立缸套的直线度和截面圆度的数学模型，并以LabVIEW9.0为开发环境编写缸套直线度和截面圆度的测量程序，以此满足加工检测的自动化及数字化要求。3．规划缸套在线检测的硬件系统，进行硬件设备模块化设计。在测量系统的终端利用激光位移传感器测量缸套表面的形位误差参数，利用信号调理模块对测量信号进行信号放大和噪声分离，并转化成数据采集卡能够识别的数据信号，最后由PC机对数据采集卡的数据进行分析。4．以LabVIEW9.0为开发环境，建立人机测试交互界面，在形位误差测试的过程中，用户可以根据需要自行查看测试结果。完成测试数据采集和测试数据分析的模块设计，以虚拟仪器软件LabVIEW9.0为平台对测量、分析后的数据进行管理和存储。5．搭建硬件测试系统，进行测试程序的调试和结果验证。以PXI总线机箱和安装在内的数据采集卡为核心，采用正弦曲线作为该系统的激励信号，对缸套的直线度和圆度误差进行测试，将测试系统结果与实测结果比较，验证建模方法的正确性。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-15
第1章绪论  15-25
  1.1 课题背景及意义  15-22
    1.1.1 国内外研究现状  16-20
    1.1.2 自动测量的对象  20
    1.1.3 在线检测的参数及其分类  20-22
  1.2 论文课题来源与研究内容  22-24
    1.2.1 论文课题来源  22
    1.2.2 主要研究内容及章节安排  22-24
  1.3 本章小结  24-25
第2章缸套在线检测系统总体方案设计  25-33
  2.1 缸套在线检测需求分析  25-26
    2.1.1 缸套在线检测概述  25
    2.1.2 缸套在线检测的测试内容  25-26
  2.2 缸套在线检测原理  26-27
  2.3 缸套在线检测系统搭建  27-32
    2.3.1 在线检测系统的组成  27-29
    2.3.2 测试系统硬件方案设计  29
    2.3.3 测试系统软件功能模块设计  29-31
    2.3.4 基于 LabVIEW 的软件开发平台  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章缸套在线检测系统的数学模型建立  33-47
  3.1 在线检测系统的采样方案  33-34
    3.1.1 直线度采集方案  33-34
    3.1.2 截面圆度采集方案  34
  3.2 小波算法的基本原理  34-36
    3.2.1 连续小波变化及其性质  34-35
    3.2.2 离散小波变换  35-36
  3.3 最小二乘法  36-42
    3.3.1 最小二乘法原理  36-38
    3.3.2 直线的最小二乘拟合原理  38-40
    3.3.3 曲线的最小二乘法拟合原理  40-42
  3.4 直线度数学模型的建立  42-44
  3.5 圆度数学模型建立  44-46
  3.6 本章小结  46-47
第4章缸套加工尺寸在线检测系统的实现  47-60
  4.1 测量系统的硬件组成  47-49
    4.1.1 位移传感器  47-48
    4.1.2 信号调理模块  48-49
    4.1.3 基于 LabVIEW 的信号采集系统  49
  4.2 人机交互界面设计  49-51
    4.2.1 缸套形位误差测量系统总界面  50-51
    4.2.2 测试数据存储与数据查询界面  51
  4.3 数据采集的软件实现  51-54
    4.3.1 采样参数的选取  51
    4.3.2 采集方式的选择  51-52
    4.3.3 数据采集功能软件的实现  52-53
    4.3.4 缸套母线直线度测试面板设计  53
    4.3.5 缸套截面圆度测试面板设计  53-54
  4.4 数据分析模块  54-56
    4.4.1 数据分析的软件实现  54-55
    4.4.2 测试分析的面板设计  55-56
  4.5 测试数据管理  56-59
    4.5.1 基于 LabVIEW 的数据管理  56-57
    4.5.2 测试数据的存储  57-58
    4.5.3 测试数据的查询  58-59
  4.6 本章小结  59-60
第5章测量程序调试与结果验证  60-67
  5.1 硬件连接  60
    5.1.1 传感器的安装  60
    5.1.2 位移传感器与采集设备的连接  60
  5.2 测量参数设置  60-61
  5.3 测量结果显示  61-65
    5.3.1 数据采集结果显示  61-62
    5.3.2 采集数据分析结果显示  62-63
    5.3.3 测试分析数据的保存和回放  63-65
  5.4 测量结果对比  65-66
  5.5 本章小结  66-67
第6章误差的分析与控制  67-75
  6.1 引言  67
  6.2 误差的来源于分析  67
  6.3 形成误差的原因分析  67-74
    6.3.1 激光位移传感器的偏转角度对误差的影响  69-72
    6.3.2 空气折射率对测量精度的影响  72-73
    6.3.3 误差控制  73-74
  6.4 本章小结  74-75
总结与展望  75-77
参考文献  77-81
攻读硕士学位期间所发表的学术论文及参与的项目  81-82
致谢  82-83
详细摘要  83-87

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