基于频域法轧辊直线度误差研究

论文摘要

本文结合冶金企业轧辊加工中轮廓曲线误差的在线测量,系统地研究了直线度误差测量的理论,从测量方法到数学模型的建立,从计算机仿真到测量误差的分析,从数据采集到直线度误差的评定,在各个方面都作了广泛深入地探讨。在总结前人研究的基础上,并系统地推导了频域多测头误差分离法测量直线度误差的数学模型,对数学模型的参数选择问题作了深入地研究,在频域多测头误差分离法的研究中,采用了基2和混合基FFT算法,使直线度误差的测量更具灵活性,拓宽了频域分析法的应用范围。并进行了计算机仿真,仿真结果表明理论推导是正确的,本文还应用了混合基快速付里叶变换算法,编制了软件程序用于频域多测头误差分离的理论,拓宽了其应用范围。 本文对频域多测头误差分离法应用于回转件素线直线度误差的在线测量引起的测量误差进行了系统地误差分析,计算每项差对测量结果的影响时,采用几种方法进行测量,对比结果,以寻求最优方案。为进一步寻求提高测量精度的途径提供基础;对直线度误差的评定方法和数学模型也作了系统的研究,并设计了相应的软件。 根据理论研究和计算机仿真的结果,设计了轧辊素线直线度误差的在线测量系统,为了测量系统更具实用性,设计了模拟切换电路,改进了一台测微仪只能带一个测头的传统方法,采用三个测头共用一台测微仪,实现微机控制;可在车床上采用频域多测头误差分离法对模拟轧辊进行在线测量。研究结果表明:推导的数学模型是正确的,误差分离技术应用于在线测量,对提高测量精度是实用的,自行设计与研制的测量系统是可靠的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.1.1 本课题的提出
• 1.1.2 本课题研究的意义
• 1.2 本课题要解决的问题
• 2 直线度误差的测量方法
• 2.1 直线度误差的定义
• 2.2 直线度误差测量的误差分离法
• 2.2.1 互比法
• 2.2.2 误差分离法
• 3 直线度误差测量的频域多测头误差分离法
• 3.1 信号的描述与变换
• 3.1.1 基2的FFT算法
• 3.1.2 混合基FFT算法
• 3.2 频域三测头法误差分离法的数学模型
• 3.3 频域三测头误差分离法的参数选择原则
• 3.3.1 参数选择原则
• 3.3.2 采样间隔△1
• 4 计算机仿真
• 4.1 FFT算法的精度分析
• 4.2 频域多测头法误差分离的计算机仿真
• 5 直线度误差的评定方法和软件设计
• 5.1 两端点连线法评定直线度误差
• 5.2 最小二乘法评定直线度误差
• 5.3 最小区域法评定直线度误差
• 5.3.1 直线度误差最小区域判别法
• 5.3.2 最小区域法评定直线度误差的数学模型
• 5.3.3 采用最优化方法求最小区域
• 5.3.4 凸多边形法确定最小区域
• 6 测量系统设计
• 6.1 机械装置的设计
• 6.1.1 运动设计
• 6.1.2 结构设计
• 6.2 电路装置的设计
• 6.2.1 测微仪工作原理的分析
• 6.2.2 电路设计
• 6.2.3 单片机系统设计
• 6.3 测量系统实验方法设计
• 6.3.1 测量系统原理图
• 6.3.2 测量系统调整与测量过程控制
• 7 测量系统误差分析
• 7.1 机械装置误差对测量结果的影响
• 7.2 多测头在轴向不共线对测量结果的影响
• 7.2.1 多测头水平面内不共线的影响
• 7.2.2 多测头在垂直方向不共线的影响
• 7.3 多测头间距误差对测量结果的影响
• 7.4 采样步距误差对测量结果的影响
• 7.5 被测工件安装误差对测量结果的影响
• 7.5.1 水平方向不平行对测量结果的影响
• 7.5.2 垂直方向不平行对测量结果的影响
• 7.5.3 测头偏离工件素线对测量结果的影响
• 7.6 测量系统稳定性对测量结果的影响
• 8 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢