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光学式内径精密测量原理与技术研究

作　者: 陈浩
导　师: 邾继贵
学　校: 天津大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 内径测量激光三角法多测头模型分析标定
分类号: TH744
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着我国汽车行业的迅速发展,对发动机的性能要求也越来越高,而发动机箱体上的轴孔配合精度直接影响着发动机的整体工作性能,高精度、高智能的内径测量系统是实现理想配合的重要基础。本文提出并研究一种新型光学式轴孔内径精密测量方法及其设计方案,借鉴气动量仪的布局,采用多测头均匀分布的设计方案,单个测头基于激光三角法成像原理,选用位置敏感器件PSD作为光电检测器件,结合测量系统标定过程,实现轴孔内径精密测量。文中研究的测量系统,具有工作间隙大的特点,可实现在线全自动测量功能,满足发动机制造过程中的在线监测和质量控制。本文研究内容主要包括:1、分析国内外内径测量系统的优缺点,根据本课题的实际测量要求,提出总体测量初步的方案,2、针对发动机箱体轴孔的测量要求和测量环境,结合现有测量技术,拟定测量系统设计方案,并深入了解测头的工作原理,3、比较研究系统结构设计的数学模型,建立测棒的定位误差、装配误差与测量精度的关系,4、合理选择测头成像系统的光学部件,以此为基础设计测量系统的机械结构,5、设计测量系统的标定方法,并对标定过程中的误差和传递过程进行分析。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 引言  7-8
  1.2 内径测量的发展现状  8-10
  1.3 光学式非接触内径测量系统的设计方案  10-11
  1.4 本文研究的意义及主要工作  11-12
  1.5 本章小结  12-13
第二章内径测量原理与总体方案  13-25
  2.1 内径测量系统的总体设计方案  13-14
    2.1.1 被测对象及测量要求  13-14
    2.1.2 系统设计方案  14
  2.2 测头的设计原则  14-15
  2.3 测头的基本原理  15-24
    2.3.1 激光三角法基本原理  15-18
    2.3.2 激光三角法的误差影响因素  18-20
    2.3.3 PSD 的检测原理  20-21
    2.3.4 PSD 与CCD 的应用比较  21-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章内径测量系统的数学模型分析  25-40
  3.1 单测头旋转扫描式测量系统  25-27
  3.2 多测头内径测量系统的总体设计  27-30
    3.2.1 测棒的结构设计  28-29
    3.2.2 测头的内部结构  29-30
  3.3 测棒数学模型构建  30-32
  3.4 测棒数学模型分析  32-39
  3.5 本章小结  39-40
第四章测量系统机械结构设计  40-48
  4.1 成像系统部件简介  40-43
  4.2 测棒机械结构设计  43-47
    4.2.1 主轴机械结构设计  43-44
    4.2.2 测头机械结构设计  44-46
    4.2.3 按压件机械结构设计  46-47
  4.3 机械结构误差分析  47
  4.4 本章小结  47-48
第五章内径测量系统的标定及误差分析  48-52
  5.1 测量系统的标定  48-50
  5.2 测棒的测量过程  50
  5.3 系统标定过程中引入的误差分析  50-51
  5.4 本章小结  51-52
第六章总结与展望  52-54
参考文献  54-57
发表论文和参加科研情况说明  57-58
致谢  58

光学式内径精密测量原理与技术研究

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