基于位置探测器(PSD)的长导轨直线度测量系统研究

摘要

直线度是限制实际直线相对于理想直线变动量的一种形状公差。直线度误差是导轨质量最重要的衡量指标，直接决定了导轨的工作性能。传统直线度误差测量方法比如拉钢丝法和平尺法虽然简单，但是具有测量效率低、精度低的缺点，而新型的测量仪器虽然具有精度高的优势但是价格昂贵，难以满足实际需要。鉴于此，本课题以长导轨直线度误差为研究对象，兼顾精度和经济性的要求，提出了激光作为参考基准线，二维PSD作为光电传感器件的新型测量方法。
　　本文针对测量的要求设计了总体的检测方案:
　　理论上对测量原理进行了分析，验证了方案的可行性。搭建了以二维PSD为核心，氦氖激光器发出的激光束为参考基准线的长导轨直线度测量系统。设计了蓝牙模块用于数据远程传输，应用Python编写了基于最小二乘法的直线度误差计算程序。设计了高精度位移平台的对照实验验证了二维PSD的精度，达到了3.4μm。设计了实测实验，在工厂检测了7.2m的长导轨，结果表示重复精度可达5μm。通过理论建模和实测实验对可能引起系统测量误差的各种因素进行了分析。本系统能够有效地解决长导轨直线度检测的难题，为高精度长导轨直线度测量提供了一种简单高效的方案。

目录

声明

1 绪论

1.1 概述

1.2 准直技术的发展与现状

1.3 项目来源及技术指标要求

1.4 本文主要研究内容

2 长导轨直线度测量系统的总体设计

2.1 直线度测量系统的总体结构

2.2 直线度测量系统各器件工作原理

2.3 直线度误差评定方法

2.4 本章小结

3 长导轨直线度测量系统的硬件设计

3.1 接收模块的硬件设计

3.2 发射模块的硬件设计

3.3 本章小结

4 长导轨直线度测量系统的软件设计

4.1 软件功能需求分析与体系结构

4.2 开发工具Python简介

4.3 直线度测量系统软件界面

4.4 核心算法设计

4.5 本章小结

5 系统实验及误差

5.1 系统校准

5.2 实验研究

5.3 误差分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表论文目录