铁路货车车体直线度与平面度检测系统的研发

摘要

铁路货车车体为板柱式结构焊接而成，随着铁路货车运行速度的不断提高，为了减轻铁路货车的整体重量，需要加大车体表面侧柱间距、减少侧板厚度，最终导致货车车体焊接后严重变形，车体直线度与平面度超差，严重影响了铁路货车的外观质量及其使用寿命。
　　目前我国普遍采用塞尺测量法对铁路货车车体的直线度与平面度进行检测，该方法存在效率低、精度差、检测方式受限等问题。因此，本文结合现代传感技术研发了一套以DSP控制器为核心的铁路货车车体直线度与平面度检测系统，实现了对车体直线度与平面度精确、高效地测量。
　　综合考虑检测系统的预期功能、整体结构的重量限制、刚度要求等因素的影响，对结构各零部件的材料进行合理的选择并运用Solidworks与ANSYS软件分别完成车体直线度与平面度检测系统的机械结构设计和其关键部件的静力学与动力学分析；对该检测系统进行功能分析，通过硬件系统原理设计、硬件系统搭建、软件编制与烧录，开发了一套以DSP控制器为核心的硬件系统，可以完成对两路执行电机的驱动控制，多路模拟信号与数字信号的数据采集，测量数据的实时显示、无线传输与USB数据存储等工作；运用VC++与MATLAB联合开发上位机系统，该系统集成了数据无线接收功能，数据保存与打开功能，曲线拟合、最小二乘直线拟合、曲面拟合、最小二乘平面拟合功能，同时可获得被测车体的直线度与平面度偏差并对其合格性做出评价。
　　搭建车体直线度与平面度检测系统，通过多组重复试验，对该检测系统的测量精度进行了实验探究。实验结果表明该检测系统的直线度与平面度测量精度分别可达0.29mm与0.24mm，满足0.5mm的精度指标要求，该检测系统与传统塞尺测量方式相比极大地提高了测量的精度和效率。

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第1章 绪论

1.1研究的目的和意义

1.2直线度测量的研究现状

1.3平面度测量的研究现状

1.4本文的主要研究内容

第2章 检测系统的机械结构设计

2.1检测系统的总体设计

2.2检测系统机械结构的方案设计

2.3检测系统机械结构的材料选择

2.4车体直线度检测系统的机械结构设计

2.5车体平面度检测系统的机械结构设计

2.6本章小结

第3章 检测系统的硬件系统设计

3.1硬件系统的功能分析

3.2硬件系统的原理设计

3.3硬件系统电路开发

3.4硬件系统的控制软件开发

3.5硬件系统的搭建

3.6本章小结

第4章 检测系统的上位机系统软件开发

4.1上位机系统的方案设计

4.2上位机系统的原理设计

4.3串口通信软件设计

4.4拟合软件设计

4.5本章小结

第5章 检测系统的实验研究

5.1位移传感器的标定

5.2车体直线度检测系统测量精度实验

5.3车体平面度检测系统的精度实验探究

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢