汽车冲压件在线检测设备设计及特性研究

摘要

在传统的汽车冲压件检测中,由于其存在检测数据误差大,效率低,无质量跟踪,不能够数字化集成等缺点,在现代工业生产中很难满足工厂大批量、高速高效检测的实际需要。本论文在充分了解传统三坐标测量机(CMM)的工作原理与空间结构的基础上提出了一种新型的汽车冲压件在线检测设备(on-linedetection equipment for automobile punching parts,简称APODE)虚拟样机的相关设计及其特性的研究成果,为汽车冲压件在线检测设备的设计及数字化集成奠定了基础,具有重要的工程意义。
　　 论文主要包含以下内容:
　　 1)APODE工作原理。在充分了解设备检测原理的基础上,基于逆向工程3D点云对齐技术,论述了检测设备的组成、功能及技术参数。
　　 2)APODE主机结构设计。根据检测设备所使用的车间现场环境,借助于当前已具有成熟技术的三坐标测量机的工作原理及其空间结构的分析,归纳出了设备总体结构方案,并对检测设备的关键部件进行了详细设计,借助于UG平台,构建了样机的3D数字模型,并进行了装配干涉和检查。
　　 3)APODE仿真分析。为了提高样机的抗振特性,将精密仪器上常用的两种导轨副:空气静压副和滚动副导轨进行了抗震特性分析。然后为了减小测量机构的动态误差,将模型参数化并进行了动力学仿真,进一步优化了设备的动态特性。
　　 4)APODE静态和动态误差分析与修正。首先论述了APODE的静态误差源。其次分析了检测设备各个运动部件在三个方向驱动力和惯性力作用下,传递到摄像机的位置动态误差,初步建立了单轴的误差计算模型,给出了单轴的总误差表达式；最后分析了减少APODE动态误差的方法。
　　 5)APODE数控系统的设计。首先论述了数控系统的总体结构设计,关键部件的选择；然后利用MATLAB软件进行了数控运动仿真,分析电机在外载变化下的启动性能,从而通过分析改变控制策略,使电机的启动性能达到最优。