超塑胀形光电测量试验系统的研制

论文摘要

本论文是我的导师宋玉泉教授关于超塑性、塑性精密成形设备与仪器、仪表研究的一个组成部分。本论文是依据宋老师的实用专利提出的非接触的光电观察记录、筒外加热控温控压、氩气净化并设有背压的高温超塑胀形试验装置完成的。解决了过去由于利用缠绕电阻丝加热，不但升温慢，而且不能完全消除交变电磁场对实验的影响和工件的高温氧化及背压施加等问题，此外，还能观察胀形件形貌的变化过程。本文就是依据这一专利思想，设计了超塑胀形光电测量试验装置，与国内外现有的超塑胀形试验装置相比，它在加热方法、高温防氧化、压力控制、无接触测量方法等方面都具有创新性。将对超塑胀形理论的研究和超塑胀形试验的发展起到重要推动作用。胀形实验过程中数码摄像机通过透光的石英玻璃，记录整个变形过程，并通过USB数据线将其传输至PC机进行图像数据处理，PC机通过相关数值计算，从获得的图像中求出任意时刻胀形高度等相关几何信息。控制系统中温控仪与主控制PC机之间通过串口通讯实现对温控仪设定温度和检测值的传输。以单片机微控制器为核心的下位机，对压力信号采集，通过控制步进电机来控制流量阀，实现对温度和压力的调控。整套装置采用了更好的集成电路和控制

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 超塑胀形及胀形实验研究的意义
• 1.3 超塑胀形装置的研究现状及存在问题
• 1.3.1 国外超塑胀形装置研究状况
• 1.3.2 国内超塑胀形装置研究现状
• 1.3.3 超塑胀形装置存在的问题
• 1.4 选题的目的和意义
• 1.5 主要研究内容
• 第二章 超塑胀形试验的理论基础
• 2.1 非球面超塑自由胀形的基本概念
• 2.2 三角坐标系的建立及其对应力、应变、应变速率状态的描述
• 2.2.1 应力三角坐标系的建立
• 2.2.2 塑性应变三角坐标系的建立
• 2.3 在三角坐标下，非球面超塑自由胀形应力—应变及应力—应变速率之间关系的讨论
• 2.4 小结
• 第三章 超塑胀形试验测量装置
• 3.1 装置总体设计
• 3.2 液压机的选型与改造
• 3.3 压边桶及观察口的设计
• 3.4 氩气净化系统
• 3.4.1 净化加热炉的设计
• 3.4.2 冷凝器的设计
• 3.5 加热系统设计
• 3.5.1 高温气体加热
• 3.5.2 上、下加热板装置
• 3.5.3 温度调节系统设计
• 3.6 加载系统设计
• 3.6.1 上下进气系统
• 3.6.2 气体压力调节系统设计
• 3.6.3 气路中管路的选用及管路保温处理
• 3.7 基于图像处理的光电记录系统设计
• 3.7.1 图像处理及应用
• 3.7.2 图像传感器的选择
• 3.7.3 光电系统的光源
• 3.8 小结
• 第四章 控制系统设计
• 4.1 控制系统的总体设计思想
• 4.2 下位机控制系统设计方案及电路设计
• 4.2.1 C8051F020单片机介绍
• 4.2.2 C8051F020微控制器电路设计
• 4.3 压力测控系统
• 4.3.1 压力信号的检测
• 4.3.2 压力控制一步进电机驱动
• 4.4 温度测控系统
• 4.4.1 温度传感器的选择
• 4.4.2 温控仪的选用
• 4.5 图像传感器的驱动和图像采集
• 4.5.1 数字摄像机的驱动
• 4.5.2 USB介绍
• 4.6 控制系统的软件设计
• 4.6.1 下位机控制软件设计
• 4.6.2 人机界面设计
• 4.6.3 图像处理有关计算
• 4.7 控制系统抗干扰设计
• 4.7.1 电子控制系统的主要干扰源
• 4.7.2 控制系统软件抗干扰设计
• 4.8 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 导师及作者简介