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90系列柱塞泵斜盘零位及深度检测系统的研究

作　者: 王小明
导　师: 罗一平
学　校:
专　业: 车辆工程
关键词: 柱塞泵斜盘零位斜盘深度自动检测系统误差分析
分类号: U468.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

柱塞泵斜盘零位及深度是影响柱塞泵合格判定的重要因素，直接影响着柱塞泵的使用性能，目前国内大多数柱塞泵生产厂家采用人工检测的方式，检测效率低，人为因素大，容易受外界因素的影响。为提高柱塞泵斜盘的检测精度和效率，有必要研究开发一种斜盘零位及深度自动检测系统。90柱塞泵斜盘零位及深度自动检测系统主要包括机械系统，数据检测系统，数据计算系统，驱动控制系统。硬件部分主要包括激光位移传感器、可编程控制器（PLC）、标准的RS-232串行通信接口、PC机、机械执行机构等部件。本文采用激光三角法作为总体检测方案，用激光位移传感器对斜盘缸体上表面进行数据采集；根据实际设计要求，并参考形位误差检测国家标准，用坐标测量作为平行度误差检测原则；运用最小二乘法建立平行度误差的关联基准平面，由此得到定向最小区域并给出其计算模型，然后运用MATLAB编程进行相关计算；柱塞泵斜盘零位及深度的检测是在外载荷的作用下进行的，系统采用了直线滚动导轨搭建X-Y工作平台保证机械精度，利用PLC控制伺服电机实现其平面运动；采用标准的RS-232串行通信接口保证上位机（计算机）、下位机（PLC）之间通信的可靠性。软件部分采用VB和MATLAB的混合编程技术，即利用VB作为前端开发工具进行应用程序开发的同时，将应用程序中较为复杂的数学计算交由MATLAB来完成，开发了数据采集程序、数据计算程序、数据库管理程序、数据库访问程序。系统开发了人机界面，操作人员可根据需要查看任何有关生产的情况。最后对影响该系统精度的各种误差因素进行了详细分析，计算得到系统极限误差。通过试验数据得出检测系统的重复性精度，结果表明系统满足设计要求。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-18
  1.1 选题背景和意义  12-14
  1.2 课题来源  14
  1.3 国内外形位误差测量技术研究现状  14-16
    1.3.1 国外研究现状  14-15
    1.3.2 国内研究现状  15-16
  1.4 本文的主要研究内容  16-18
第二章检测原理和方案设计  18-32
  2.1 系统设计指标  18-19
  2.2 平行度误差检测原则  19
  2.3 平行度误差检测方法  19-24
    2.3.1 基于“与拟合要素比较原则”的检测方法  19-21
    2.3.2 基于“测量坐标值原则”的检测方法  21-24
  2.4 激光三角法检测方案  24-30
    2.4.1 激光三角法原理  24-26
    2.4.2 光路的比较与选择  26-29
    2.4.3 检测器件的比较与选择  29-30
  2.5 检测样本点的选取  30-31
    2.5.1 检测斜盘零位时柱塞泵的装配状态  30
    2.5.2 选取样本点  30-31
  2.6 本章小结  31-32
第三章斜盘深度及零位误差分析与计算  32-45
  3.1 形位公差基本理论与标准规范  32-35
    3.1.1 要素的定义  32-34
    3.1.2 公差及公差带定义  34-35
  3.2 平行度误差定义  35-36
  3.3 基准建立的原则与方法  36-38
  3.4 拟合基准平面  38-43
    3.4.1 三点法  38-39
    3.4.2 对角线法  39
    3.4.3 最小二乘法  39-41
    3.4.4 最小区域法  41-42
    3.4.5 几种基准平面拟合方法比较  42-43
  3.5 定向最小区域的确定与斜盘零位及深度计算  43-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章检测系统硬件设计  45-57
  4.1 自动检测系统基本结构  45-46
  4.2 机械结构设计  46-51
    4.2.1 测量工作台结构布置  46
    4.2.2 传动与支承部分设计  46-51
  4.3 控制系统设计  51-54
    4.3.1 下位机的选择  51-53
    4.3.2 驱动系统设计  53-54
  4.4 CCD 激光传感器选型  54-56
  4.5 本章小结  56-57
第五章检测系统软件设计  57-74
  5.1 系统软件总体框架  57
  5.2 USB 接口数据采集方案设计  57-62
    5.2.1 USB 简介及其特点  58-59
    5.2.2 USB 总线结构  59-60
    5.2.3 VB 环境下上位机对 USB 设备的访问  60-62
  5.3 PLC 与上位机串口通信方案设计  62-67
    5.3.1 串口通信的常用方法  62-63
    5.3.2 上位机与松下 PLC 通信协议的确定  63-65
    5.3.3 上位机与 PLC 通信相关程序  65-67
  5.4 算法实现方案设计  67-70
    5.4.1 VB 与 Matlab 的混合编程  67
    5.4.2 接口编程的方法  67-68
    5.4.3 平行度误差计算程序  68-70
  5.5 软件界面设计  70-71
  5.6 Excel 数据库设计  71-73
  5.7 本章小结  73-74
第六章检测系统误差分析  74-79
  6.1 检测系统误差来源  74-75
  6.2 影响精度的误差因素分析．  75-78
    6.2.1 悬臂负重弯曲引起的误差  75-76
    6.2.2 导轨的跳动误差  76
    6.2.3 激光传感器安装角度倾斜引起的误差  76-77
    6.2.4 CCD 激光传感器的线性度误差  77
    6.2.5 环境温度引起的误差  77-78
  6.3 精度估计  78
  6.4 系统的重复性精度  78
  6.5 本章小节  78-79
第七章结论与展望  79-81
  7.1 结论  79
  7.2 展望  79-81
参考文献  81-84
攻读硕士学位期间发表的学术论文  84-85
致谢  85-86

90系列柱塞泵斜盘零位及深度检测系统的研究

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