多滚轮大直径测量中若干关键技术研究

论文摘要

大外径绝对尺寸及其形状误差的精密测量一直是大尺寸测量中的一个难题,是目前重型机电设备制造行业中迫切需要解决的课题。本论文针对单滚轮法的致命缺陷,提出一种多滚轮多传感器冗余测量方案用于大轴直径的高精度测量。所设计方案采用多滚轮和数据融合技术剔除打滑信号,并对温度、压力变形引起的测量误差进行分离与修正,显著提高测量精度。 本论文重点研究的主要内容有: 分析研究了单滚轮测量方法的缺陷,在此基础上提出多滚轮测量方法,介绍了滚轮法测量原理和测量系统组成; 全面分析了多滚压轮大直径测量方法的误差来源,有针对性地提出相应的修正方法,提高了系统的测量精度; 设计、研制了多滚压轮测量方法基于虚拟仪器的数据采集及其控制系统,介绍了系统传感器与接口电路的选择、系统的组建,采集软件和控制软件的设计与实现; 对大轴圆度误差频域分离方法进行了讨论,针对大轴圆度误差测量中系统调整困难及谐波分量抑制问题,提出用ICA方法分离圆度误差。进行了三点法实验测定,并用独立分量分析方法进行了数据处理,结果表明ICA误差分离方法简单、实用且高效。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题来源及本文研究工作
• 第二章 测量系统总体方案设计
• 2.1 测量系统的主要技术参数和技术指标
• 2.2 滚轮法测量原理
• 2.2.1 单滚轮测量法
• 2.2.2 单滚轮测量法的缺陷
• 2.3 多滚轮法测量方案
• 2.3.1 多滚轮法测量原理
• 2.3.2 测量系统组成框图
• 2.4 测量精度分配
• 2.4.1 误差源分析
• 2.4.2 直径测量精度分配
• 2.4.3 圆度测量精度分配
• 第三章 数据采集系统设计
• 3.1 数据采集系统硬件设计
• 3.1.1 传感器的选择
• 3.1.2 数据采集卡
• 3.1.2.1 数据采集卡的选择
• 3.1.2.2 数据采集卡与计算机接口
• 3.1.2.3 数据采集卡与信号调理电路接口
• 3.2 数据采集系统软件
• 3.2.1 软件开发平台的选取
• 3.2.2 控制软件的设计
• 3.2.3 数据采集软件的设计
• 3.2.3.1 模拟量信号数据采集
• 3.2.3.2 光电开关信号数据采集
• 3.2.3 3 温度传感器数据采集
• 3.2.3.4 光栅传感器数据采集
• 3.2.4 用户界面软件的设计
• 3.2.4.1 系统启动界面
• 3.2.4.2 测量项目设置界面
• 3.2.4.3 信息和参数设置界面
• 3.2.4.4 测量数据实时显示界面
• 第四章 圆度误差分离
• 4.1 圆度误差频域分离
• 4.1.1 圆度误差频域分离方法
• 4.1.2 谐波抑制问题
• 4.2 独立分量分析法圆度误差分离
• 4.2.1 线性独立分量分析
• 4.2.1.1 独立分量分析原理
• 4.2.1.2 负熵判决准则
• 4.2.1.3 FastICA算法
• 4.2.2 非线性独立分量分析
• 4.2.2.1 非线性独立分量分析原理
• 4.2.2.2 非线性独立分量分析原理
• 4.2.3 圆度误差NICA分离仿真结果
• 4.2.4 ICA的不确定性讨论
• 第五章 实验与分析
• 5.1 实验方案
• 5.2 实验数据与分析
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢