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齿轮测量过程控制与数据处理技术研究

作　者: 王朝峰
导　师: 林江海；魏修亭
学　校: 山东理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 齿轮测量坐标法 Cohen-Sutherland编码理论增量运算逆运算
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

齿轮测量是精密测量中的重要组成部分,随着光、机、电、计算机技术的发展,齿轮测量技术也日趋完善。齿轮测量分为综合误差测量和单项误差测量,齿轮单项误差测量因其对加工工艺具有很好的指导作用而得到广泛使用。在单项误差的测量方法中,基于坐标测量技术的坐标法可以高精度的完成齿轮测量。因此研究基于坐标法的齿轮测量过程控制与数据处理系统具有重要的实际意义。本论文以现有的3001万能式齿轮测量机机械机构为基础,在分析齿轮测量原理与技术的基础上,对齿轮测量方法进行了深入的研究,提出并实践了基于逐齿坐标测量原理的圆柱齿轮测量方案。在测头的正行程中获得各点齿形误差,在返行程中获得各齿的齿距误差。经过数据处理,将两者统一起来即可组成齿轮的整体误差。本文论述了以逐齿坐标测量法为运动控制基础,结合测头测量技术进行误差补偿的原理,开发了万能式齿轮测量机测控系统的实现方法。从设备的机械系统特点出发,建立了具有开放式系统结构特点的自动运动控制系统,状态监控系统和数据采集系统,从而使仪器具备了自动测量所需的硬件条件。本文按照软件工程的开发规范完成了万能式齿轮测量机用户软件测控系统软件部分的代码编写工作,主要包括用户接口程序、状态监控程序、运动控制程序、数据采集程序和数据处理程序等。与现有的机械系统相互配合,实现了渐开线圆柱齿轮各单项误差和整体误差的自动测量功能。本文着重叙述了系统设计要求和设计方案、光栅尺传感器的工作原理、光栅莫尔条纹信号的辨向和数字细分技术、系统硬件电路设计和系统软件设计。在详细分析系统功能基础上,提出了基于Cohen-Sutherland编码理论的相位角区域编码数字细分、辨向算法。实现了对光栅信号的800细分和软件可逆计数技术,并且只需改变细分软件就可提高光栅信号细分数。本文研究了圆柱齿轮测量的基本理论,以万能式齿轮测量机为硬件平台,建立了齿轮测量数据处理和误差评价的数学模型,提出了基于坐标法的圆柱齿轮的各单项误差及整体误差的测量数据处理及评价方案。采用基于Visual C++6.0和Sql Sever2000,构建了系统测控平台,实现了数据采集与运动控制,并在此基础上开发出了齿轮测量软件,实现了采集数据实时显示、误差自动评定、测量结果输出和报表打印等功能。在万能式齿轮机测控系统的研发过程中,通过大量的实验表明,测量原理正确、相关技术可行。实际证明,整个系统工作稳定、可靠,基本满足了所提出的设计要求。

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