多维坐标结晶器内腔尺寸自动测量机的研制

论文摘要

三坐标测量机（CMM）是一种通用性强、自动化程度高、高精度、高效率的测量系统,在先进制造技术和科学研究中有着极为广泛的应用。它将几何元素的测量转化为几何元素上点集坐标位置的测量,并通过数据处理软件按一定的算法和评定准则得到几何元素的尺寸、形状、相对位置及误差。三坐标测量机以精密机械为基础,综合应用了光学、电子技术、计算机技术等先进技术。它主要包括测量机机体、电气系统、测头和软件系统四大部分。本课题受企业委托,研制一台专门用于工字钢结晶器内腔尺寸测量的测量机。该尺寸测量机的实质就是一台三坐标测量机,具有一般三坐标测量机的常用功能。本文主要结合课题的实际研究过程,介绍了多维坐标结晶器内腔尺寸自动测量机的研制情况。主要包括尺寸测量机主机的机械结构设计、电气系统的选型和使用以及软件部分。测量机的软件部分又包括测量数学模型的建立、测头的校正、坐标系的建立、测量运动的控制、测量路径的规划等等。本课题的机械部分和电气部分已经基本完成,本文中建立的软件部分也可以在VC++的平台上模拟实现,但具体的实测软件还在调试中。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.3 课题来源与研究目的
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第二章 三坐标测量机简介
• 2.1 三坐标测量机技术的历史
• 2.2 三坐标测量机技术的发展
• 2.3 三坐标测量机的组成
• 2.3.1 主机
• 2.3.2 三维测头
• 2.3.3 控制系统
• 2.3.4 软件系统
• 2.4 三坐标测量机的分类
• 2.4.1 按照结构形式分类
• 2.4.2 按照测量机的测量范围分类
• 2.4.3 按照测量精度分类
• 2.5 本章小结
• 第三章 内腔尺寸测量机机械设计与结构
• 3.1 测量机主机
• 3.2 导轨
• 3.2.1 导轨设计中应该注意的问题
• 3.2.2 GGB25AA四方向等载荷型滚动直线导轨副
• 3.3 测量机的传动机构
• 3.3.1 丝杆传动
• 3.3.2 滚珠丝杆副的特点
• 3.4 测头
• 3.4.1 测头的功用和类型
• 3.4.2 开关测头
• 3.4.3 测头的附件
• 3.4.4 TESASTAR测头
• 3.5 本章小结
• 第四章 内腔尺寸测量机的控制系统
• 4.1 驱动机构——交流伺服电机
• 4.2 三轴运动控制系统
• 4.2.1 运动控制模式
• 4.2.2 运动控制卡的一些重要信号
• 4.2.3 中断控制
• 4.2.4 硬件回程补偿和减振
• 4.3 手动控制（手轮）系统
• 4.4 电气控制柜
• 4.5 本章小结
• 第五章 测量的数学模型
• 5.1 坐标系与坐标变换
• 5.1.1 坐标系的类型
• 5.1.2 坐标变换的数学模型
• 5.2 基本几何元素的数学模型的建立
• 5.2.1 直线的拟合
• 5.2.2 平面拟合
• 5.2.3 圆的拟合
• 5.3 形状与位置误差的评定原理
• 5.3.1 给定平面内直线度误差及评定
• 5.3.2 平面度误差及评定
• 5.3.3 圆度误差及评定
• 5.3.4 垂直度和倾斜度误差
• 5.4 本章小结
• 第六章 尺寸测量机的软件
• 6.1 软件系统设计简介
• 6.2 测头校正
• 6.2.1 测头校正的目的
• 6.2.2 测头校正的原理
• 6.2.3 测头校正时应该注意的问题
• 6.2.4 触发式测头校正的一个特点
• 6.2.5 测头校正的模型
• 6.3 探测方法
• 6.4 机器坐标系与零件坐标系的建立
• 6.5 测量路径
• 6.5.1 测量路径的生成方法
• 6.5.2 设计测量路径的基本原则
• 6.6 数据处理系统设计准则
• 6.7 测量动作
• 6.7.1 测量参数设置及准备工作
• 6.7.2 测量步骤
• 6.7.3 平面测量
• 6.7.4 倾斜面测量
• 6.7.5 圆弧测量
• 6.8 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 未完成部分与展望
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文