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同轴传输线内导体外径自动测量系统的开发与应用

作　者: 郭飞飞
导　师: 王宝光
学　校: 天津大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 外径激光测径仪自动控制测量系统精度
分类号: TG81
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

外径测量是几何测量中的一项重要内容,目前外径测量已经达到了较高的水平,但对于运动状态、较易变形且较小尺寸的外径测量,要想达到更高的精度,还需要进一步研究。本课题是天津大学精密仪器与光电子工程学院和中国计量院联合开发的项目“同轴传输线内导体外径自动测量系统”,该系统是用来作为电磁计量室的国家级标准测量设备。在研究过程中我检索了大量的中外科技文献,系统的分析了国内外外径测量技术的状况以及所达到的成熟程度,提出了本项研究所要解决的问题,即自动控制测量过程和提高系统精度。为了达到更高的测量精度并且使测量更简便,本系统采用了一种非接触同轴传输线内导体外径测量装置,可实现外径自动测量。该系统主要用途为常用同轴传输线外径的高精度自动测量。在激光测径仪外径测量的基础上,配置了以步进电机、编码器及精密机械滑台为主的轴向精密运动控制装置,实现了自动精确测量。采用Visual C++6.0开发了应用软件,用来控制系统的自动运行,并完成数据采集和处理。首先通过分析激光测径仪的测量工作原理,同时结合测试要求,设计组建了同轴传输线内导体外径自动测量系统,设计了系统的硬件组成框架,系统通过协调步进电机、编码器及精密机械滑台实现了精确定位和外径自动测量。在VisualC++6.0编程环境下进行软件开发,编写图形化软件界面,实现人机对话,完成对实验数据的采集、处理及记录,并控制系统的自动运行。最后对Φ1.042mm、Φ2.4mm、Φ3.04mm三个标准针规进行了测量实验并完成了系统的重复性和稳定性实验。通过实验证明,该测量系统有效的提高了测量精度和效率,重复性精度可达到0.21μm,而且稳定性良好。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-18
  1.1 同轴线内导体外径测量的背景和意义  8-10
  1.2 外径测量的研究现状  10-16
    1.2.1 接触式测量  10-13
    1.2.2 非接触式测量  13-16
  1.3 本课题的主要内容和创新点  16-18
第二章总体测量技术  18-26
  2.1 测量误差分析  18-20
    2.1.1 测量误差来源及减小测量误差的措施  18-19
    2.1.2 测量误差的处理方法  19-20
  2.2 激光测径仪的分析  20-26
    2.2.1 激光测径仪的基本工作原理  20-21
    2.2.2 激光测径仪的特点  21-22
    2.2.3 激光测径仪的外径测量原理  22-26
第三章测量系统的硬件设计  26-38
  3.1 测量系统总体结构  26
  3.2 主测量台  26-28
  3.3 控制系统  28-33
    3.3.1 步进电机的选择  28-29
    3.3.2 驱动器的选择  29-30
    3.3.3 编码器的选择  30-31
    3.3.4 运动控制卡的选择  31-32
    3.3.5 激光测径仪的自动控制  32
    3.3.6 脉冲信号发生器  32-33
  3.4 精密机械滑台系统设计  33-36
    3.4.1 精密机械滑台总体结构  33-34
    3.4.2 精密机械滑台各部分的设计  34-36
  3.5 数据采集系统  36-38
第四章测量系统的软件设计  38-46
  4.1 应用软件总体结构  38-39
  4.2 Visual C++6.0开发软件简介  39-40
    4.2.1 Visual C++应用程序创建过程  39
    4.2.2 Visual C++集成开发环境简介  39-40
  4.3 标定模块  40-41
  4.4 控制模块  41-42
    4.4.1 闭环控制模块  41-42
    4.4.2 激光测径仪控制模块  42
  4.5 数据采集处理及记录模块  42-44
  4.6 主程序  44-46
第五章实验与结果分析  46-54
  5.1 测量实验  46-50
    5.1.1 测量方法  46
    5.1.2 测量实验结果及其分析  46-50
  5.2 重复性实验  50-52
  5.3 稳定性实验  52-54
第六章总结与展望  54-56
参考文献  56-59
发表论文和科研情况说明  59-60
致谢  60

同轴传输线内导体外径自动测量系统的开发与应用

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