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回转体测量仪误差补偿与测量方法研究

作　者: 王星
导　师: 李醒飞
学　校: 天津大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 回转体 坐标测量仪 误差补偿模型 联合标定 测量方法
分类号: TP216
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 3次
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内容摘要


薄壁回转体工件广泛应用于工业、农业、国防建设等各个领域，大到汽车和飞机发动机的零部件、大型轮船上的部件以及工业生产设备的部件，小到惯性元件的框架结构、转子结构等都是薄壁回转体结构，其在国民经济和国防中占有很大的比重。工程应用中对这些回转体零件的内外径尺寸有严格的要求，另外这些回转体零件表面一般都具有倒角、短圆弧、凹槽等精细结构，为实现在坐标测量机上对上述回转体内外径尺寸以及精细结构的快速精确测量，需要设计专门的仪器结构与相应的测量方法。本文针对某型缸套的尺寸检测设计了通用回转体测量仪，根据该测量仪的特殊结构建立了误差补偿模型；同时在接触式测量的基础上引入视觉测量系统，检测回转体表面的精细结构，实现了对薄壁回转体零件快速、高精度测量，显著提高了测量效率。论文主要内容如下：1)根据对待测薄壁回转体零件的结构特征、待测几何要素的分析，确定了测量仪的结构，包括接触式测量系统结构与视觉测量系统结构两部分。接触式测量系统结构采用桥式配合回转工作台，实现对内外径等几何尺寸与形位误差的测量。视觉测量系统采用背光照明方式，突出待测零件的轮廓；选用远心镜头与图像传感器配合，消除了透视效果，提高了视觉测量的精度。2)根据本回转体测量仪的特殊结构建立测量系统的误差补偿模型。具体包括桥式结构与回转工作台结合的接触式测量系统数学模型建立；对仪器回零误差的特点进行了分析并给出了相应的补偿方法；开发了一种触觉视觉联合标定方法用于测量特殊结构的尺寸。3)对具体待测零件的待测项目进行了阐述并设计相应的测量方法。根据待测尺寸或形位误差的特点，分为四类测量方法：接触式测量几何尺寸的方法；接触式测量形位误差的方法；视觉测量方法；接触式与视觉联合测量方法。此外，对于自动测量程序的路径进行优化，提高了测量效率。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 坐标测量技术的发展历史  9-11
  1.2 回转体测量仪发展概述  11-12
  1.3 视觉测量技术概述  12-13
  1.4 课题的研究目的与意义  13-14
  1.5 论文的主要内容  14-16
第二章 回转体测量仪结构设计  16-28
  2.1 五轴测量结构基本框架  16-17
  2.2 接触式测量系统结构与组成  17-21
  2.3 视觉测量系统结构与组成  21-27
    2.3.1 光源及照明方式  21-23
    2.3.2 图像传感器  23-24
    2.3.3 图像采集光路的设计  24-26
    2.3.4 相机位置控制系统的设计  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 回转体测量仪的误差补偿  28-45
  3.1 接触式测量系统的误差模型  28-35
    3.1.1 桥式结构的误差模型  29-30
    3.1.2 转台的误差模型  30-32
    3.1.3 桥式结构与转台结合的数学模型  32-33
    3.1.4 精度验证实验  33-35
  3.2 仪器回零误差的补偿  35-38
    3.2.1 本仪器回零误差的特点研究  35-37
    3.2.2 回零误差补偿方法  37-38
  3.3 视觉传感器与接触式传感器的联合标定  38-44
    3.3.1 视觉传感器与接触式传感器联合标定的意义  38-39
    3.3.2 视觉传感器与接触式传感器联合标定的实现  39-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章 测量方法的研究  45-61
  4.1 测量任务阐述  45-48
    4.1.1 接触式测量的几何尺寸  46
    4.1.2 接触式测量的形位误差  46-47
    4.1.3 视觉测量项目  47
    4.1.4 接触式与视觉联合测量项目  47-48
  4.2 几何尺寸与形位误差测量方法及实验  48-55
    4.2.1 内外径同时测量方法及实验  48-50
    4.2.2 圆跳动测量方法及实验  50-52
    4.2.3 倒角宽度测量方法及实验  52-55
  4.3 测量方案的路径优化  55-60
    4.3.1 方案智能添加  55-56
    4.3.2 测量路径优化  56-59
    4.3.3 路径优化的数据处理  59-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章 总结和展望  61-63
  5.1 总结  61
  5.2 展望  61-63
参考文献  63-67
发表论文和参加科研情况说明  67-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 自动检测仪器、仪表
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