执行系统回转精度在线动态检测技术研究

论文摘要

本课题来源于“十一五”期间中央地方共建的重点实验项目。回转型执行系统由于其结构简单、工作可靠、易于实现,应用十分广泛。执行系统回转精度是一项重要的技术性能参数,其参数的测试显得尤为重要。通过回转误差运动的测试,可预测执行系统在工作条件下达到的最小形状误差;也可用于执行系统加工补偿控制、评价执行轴的工作精度、执行系统的状态监测和故障诊断。针对当前回转精度测试硬件系统搭建复杂、采集数据稳定性差、操作界面直观性弱等问题。本课题设计了应用于创新性试验研究、工业检测等领域的执行系统回转精度在线动态检测系统。针对执行系统回转精度在线动态检测的问题,本文在了解分析国内外相关技术的研究现状及关键问题的基础上,叙述了回转精度相关测量理论,给出了执行系统回转精度在线动态检测的总体方案。结合执行系统回转精度检测实验的工作特点,提出了传感器两点式垂直布置、多点测量、分阶段析出回转误差的测量方法。在数据处理过程中,引入数理统计误差分离技术。借助MATLAB软件,开发了具有开放性数据源接口的执行轴回转误差仿真系统,分别进行了近轴颈端、300mm处以及轴向回转误差的仿真测量,验证了测试方法的有效性和可靠性。基于MCGS组态软件技术,开发了具有友好人机交互界面的回转精度动态监测系统,进而完成了工作状态信号采集,在线自动检测,记录、显示和存储数据,确保了实验研究的可行性。本文结合国内外回转精度测试研究现状,提出一种测试系统操作方便、稳定可靠、可连续多点采集、同步处理的执行轴回转精度检测设计方案,它具有通用性好、数据处理灵活、图像界面丰富、在线监测等特点。此项研究对于弥补创新性开放实验的不足,提高我国工业现场检测水平有着重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究目的和意义
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 执行系统回转精度测量理论与方法
• 2.1 传统测量方法
• 2.1.1 打表静态测量法
• 2.1.2 单向动态测量法
• 2.1.3 双向动态测量法
• 2.2 圆度误差
• 2.2.1 圆度误差的几何特征
• 2.2.2 圆度误差的评定方法
• 2.3 回转误差的评定方法
• 2.4 误差分离技术
• 2.4.1 多点法
• 2.4.2 多步法
• 2.5 回转误差运动分析
• 2.5.1 回转误差产生的原因
• 2.5.2 回转误差运动组成部分
• 2.6 数据采集和处理
• 2.6.1 测量方法
• 2.6.2 数据处理
• 2.7 本章小结
• 第3章 仿真软件系统的开发与回转精度的仿真分析
• 3.1 执行系统回转误差仿真软件系统介绍
• 3.1.1 开发环境—MATLAB 介绍
• 3.1.2 仿真系统实现原理
• 3.1.3 系统功能模块与程序流程
• 3.1.4 仿真软件界面
• 3.1.5 仿真软件的特点
• 3.1.6 系统开放性接口
• 3.2 执行系统回转误差测量的仿真分析
• 3.2.1 仿真一——近轴端回转运动误差的仿真测量
• 3.2.2 仿真二——离轴颈300mm 处回转运动误差的仿真测量
• 3.2.3 仿真三——轴向窜动误差的仿真测量
• 3.2.4 仿真四——转速对测量精度影响的仿真分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 测试系统设计
• 4.1 测试系统硬件设计
• 4.1.1 测试系统硬件构成
• 4.1.2 硬件电路设计
• 4.1.3 主要元器件
• 4.1.3.1 PLC-818 采集卡
• 4.1.3.2 ST-2 型非接触电涡流位移传感器
• 4.1.3.3 速度传感器
• 4.2 测试系统软件设计
• 4.2.1 MCGS 组态软件的系统构成
• 4.2.2 MCGS 组态软件应用系统的结构
• 4.2.3 回转精度监测管理系统的总体设计
• 4.2.4 回转精度监测管理系统的详细设计
• 4.3 基于UG 的检测支架
• 4.3.1 Unigraphics 软件简介
• 4.3.2 基于UG 的零件建模
• 4.3.3 虚拟装配
• 4.3.4 检测支架的虚拟装配
• 4.4 本章小结
• 第5章 实验研究
• 5.1 实验准备
• 5.1.1 试验方案
• 5.1.2 系统调试
• 5.2 实验数据与分析
• 5.2.1 实验数据
• 5.2.2 实验结果分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢