七轴测量机数据处理及专用软件设计研究

论文摘要

本课题来源于某炮弹战斗部壳体几何尺寸的综合测量,课题组针对被测弹体几何外形的特点与检测规律研制了七轴、多坐标系的回转体测量机。该测量机与传统的三坐标测量机不同,它由三台坐标测量机和一个回转工作台构成,整个系统包括机械结构部分、控制系统、安全保障系统、数据处理系统等,本论文主要研究该测量系统的数据处理部分。在深入分析测量系统结构和坐标系特点的基础上建立了数据处理的数学模型,用来评价弹体的尺寸和形位误差,同时鉴于该系统的特殊性,开发了一套专用的数据处理软件系统。本论文主要完成了以下工作:1、在分析测量系统坐标系的基础上建立了统一坐标系的数学模型,同时为了消除工件倾斜的影响,建立了由回转工作台坐标系到工件坐标系的坐标系变换模型。2、提出了一套对测量机测头进行标定的方法,并对标定的误差进行了分析。3、详细分析了工件的径向尺寸、轴向尺寸以及形位误差的测量和评定方法。4、分析了温度误差产生的原因,针对被测工件的特点提出了基准法进行温度误差补偿;通过测量标准圆棒的不同高度的两个截面实现测头运动直线与回转台轴线不平行度的误差补偿。5、以Visual C++ 6.0为开发平台,采用模块化设计方法设计了测量系统的软件,给出了系统的结构框图和工作流程图,编写程序实现了对被测工件的评定,并设计了方便的软件界面。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究意义
• 1.2 回转体几何参数检测现状
• 1.3 论文研究的主要内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 测量系统的工作原理
• 2.1 测量机总体框图
• 2.2 测量机工作原理
• 2.3 本章小结
• 第三章 测量机坐标系的统一及转换
• 3.1 测量系统的坐标系
• 3.2 统一坐标系的数学模型
• 3.2.1 外测架A坐标系与回转工作台坐标系的统一
• 3.2.2 内测架B坐标系与回转工作台坐标系的统一
• 3.2.3 外测架C坐标系与回转工作台坐标系的统一
• 3.3 坐标系转换的数学模型
• 3.3.1 圆的拟合
• 3.3.2 轴线的拟合
• 3.3.3 坐标变换
• 3.4 本章小结
• 第四章 测量机的标定
• 4.1 外测架C轴向电感测头的标定
• 4.1.1 测头在敏感方向上的位置标定
• 4.1.2 测头在非敏感方向上的位置标定
• 4.2 外测架A旁向电感测头的标定
• 4.2.1 测头在敏感方向上的位置标定
• 4.2.2 测头在非敏感方向上的位置标定
• 4.3 外测架A摄像测头的标定
• 4.4 标定的误差分析
• 4.4.1 测头偏心产生的误差
• 4.4.2 测头运动直线与回转台轴线不平行产生的误差
• 4.5 本章小结
• 第五章 工件几何参数的分析及评定
• 5.1 径向尺寸的测量及评定
• 5.1.1 径向尺寸的测量及评定方法
• 5.1.2 工件倾斜对径向尺寸的影响
• 5.2 轴向尺寸的测量及评定
• 5.2.1 端面间距测量及评定
• 5.2.2 台阶测量及评定
• 5.2.3 端面与交点间距测量及评定
• 5.3 形位误差的测量与评定
• 5.3.1 平面度的评定与计算
• 5.3.2 同轴度的评定与计算
• 5.3.3 垂直度的评定与计算
• 5.3.4 圆跳动的评定与计算
• 5.4 本章小结
• 第六章 误差分析与补偿
• 6.1 误差补偿的内容
• 6.2 温度误差补偿
• 6.2.1 温度误差
• 6.2.2 测量机的温度误差补偿
• 6.3 测头运动直线与回转台轴线不平行度误差补偿
• 6.4 本章小结
• 第七章 软件设计
• 7.1 原始数据
• 7.1.1 原始数据说明
• 7.1.2 各测头数据分离
• 7.2 软件系统设计
• 7.2.1 标定数据处理模块
• 7.2.2 测量数据处理模块
• 7.2.3 显示和打印模块
• 7.3 本章小结
• 第八章 总结与展望
• 8.1 本课题的工作总结
• 8.2 技术展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢