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基于回转体测量机的在线温度误差补偿技术的研究

作　者: 洪燕
导　师: 李杏华
学　校: 天津大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 回转体测量机 温度误差补偿 平移参数 倾斜参数 重复性误差
分类号: TH721
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 2次
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内容摘要


回转类零件作为制造业中的关键零件被广泛应用于工业、航空、航天、国防等领域中，随着对质量要求的提高，快速高精度在线检测回转类零件的形位公差是加工制造的迫切需求，回转体测量机由此而生。回转体测量机的主要组成部分有回转工作台和测量架。在工件连续转动的过程中完成回转类零件内外壁各种几何参数的测量，是在线检测的有效方法，成为研究热点。解决由于生产现场环境温度引起的测量误差是回转体测量机能够高精度在线检测的前提。研究测量机热变形规律，建立温度-误差补偿模型一直是温度误差补偿的主要方式，并在一些商业产品中得到了应用。然而这类方法需要设置较多温度采集节点和建立复杂的数学模型，同时受外界因素影响大，气流、人员走动、不同的温度梯度在很大程度上都会降低误差补偿效果。本文针对回转体测量机和被测零件的特点，提出了双向法温度误差补偿方法，进行回转体测量机的在线温度误差补偿，实验结果表明，该方法简单、实用可靠。经过温度误差补偿后，测量的长期稳定性由补偿前的100μm降为25μm左右。论文首先介绍了回转体测量机的结构及测量特点，对此用有限元分析软件ANSYS对回转体测量机进行热变形分析，得出回转体测量机内部的温度场、热应力场和热变形分布情况。根据有限元分析软件ANSYS对回转体测量机热变形的分析结果，将热变形情况进行分类分析，得出回转体测量机热变形的主要表现形式为平移和倾斜的结论，并根据其建立在线温度误差补偿模型。研究双环法对补偿数据进行获取，包括内外测头零位到回转轴线的距离、接吻值、夹具内外径，然后再利用双向测量法研究实时补偿数据的平移参数和倾斜参数的获取方法。设计了实时在线温度补偿系统的软件，利用此软件对测量数据进行温度补偿，结果表明，经温度误差补偿后，测量的稳定性得到了较大的提高。文章的最后对该论文所研究的内容和成果作出总结，并对回转体测量机温度误差补偿技术的研究进行了展望。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 课题背景及课题来源  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 本课题研究主要内容  12-14
第二章 回转体测量机热变形误差分析  14-25
  2.1 回转体测量机结构特点  14-18
    2.1.1 机械结构  14-16
    2.1.2 测量原理  16-17
    2.1.3 本回转体测量机系统的特点  17-18
  2.2 回转体测量机热特性  18-20
    2.2.1 回转体测量机的热源分析  18-19
    2.2.2 回转体测量机热变形理论分析  19-20
  2.3 有限元分析回转体测量机的热变形  20-24
    2.3.1 有限元分析软件  20
    2.3.2 ANSYS 软件分析测量机热变形  20-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章 研究回转体测量机热变形误差分离及主要表现形式  25-32
  3.1 回转体测量机热变形误差分离情况分析  25-29
    3.1.1 平行度误差  25-27
    3.1.2 测头偏心误差  27-28
    3.1.3 测头垂直度误差  28-29
  3.2 回转体测量机热变形的主要表现形式  29-30
  3.3 在线温度误差补偿原理  30
  3.4 本章小结  30-32
第四章 温度误差补偿数据的获取  32-41
  4.1 内径测量的温度误差补偿数据的获取  32-36
    4.1.1 内测头零位与回转轴线之间的距离  32-34
    4.1.2 夹具内径值的测量  34-35
    4.1.3 内径测量的温度误差补偿方法及参数获取  35-36
  4.2 外径测量的温度误差补偿数据的获取  36-40
    4.2.1 外测头零位与回转轴线之间的距离  36-37
    4.2.2 夹具外径值的测量  37-38
    4.2.3 接吻测量  38-39
    4.2.4 外径测量的温度误差补偿方法及参数获取  39-40
  4.3 本章小结  40-41
第五章 温度误差实时补偿及结果分析  41-57
  5.1 温度误差实时补偿系统  41-46
    5.1.1 最小二乘法拟合圆原理  42-44
    5.1.2 内径补偿程序的编写  44-45
    5.1.3 外径补偿程序的编写  45-46
  5.2 实验方法与装置  46-48
    5.2.1 实验方案  46
    5.2.2 回转体测量机  46-47
    5.2.3 回转体零件  47-48
  5.3 标定方法及结果  48-51
    5.3.1 上端测量  48-49
    5.3.2 下端测量  49-50
    5.3.3 标定结果  50-51
  5.4 内外径测量并进行实时温度误差补偿  51-56
    5.4.1 测量原始结果  51-52
    5.4.2 温度误差补偿数据及结果  52-53
    5.4.3 温度误差补偿前后结果分析  53-56
  5.5 本章小结  56-57
第六章 总结与展望  57-59
  6.1 研究总结  57-58
  6.2 工作展望  58-59
参考文献  59-62
发表论文和参加科研情况说明  62-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 坐标器、计算机具、计数器 > 坐标器和自动坐标器
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