基座水平度测量与自动调平技术的研究

摘要

在船舶制造过程中，船体基座的平面度和水平度是影响建造质量的重要因素之一。基座平面包括水平面和斜面，因此在测量时也需要测出倾斜平面的平面度。船体基座的加工精度要求很高，其平面度和水平度需要通过专用机床进行精密加工得到。因此，需要对机床加工前和加工后的基座进行高精度测量。 在与渤海船舶重工有限责任公司合作的项目中，采用了激光扫描的方式测量平面度，本系统主要是用来实现此激光扫描平面的水平度测量，以及平面度测量基座的水平度自动调节。由于现有的测量仪器都不能很好的满足现场的要求，因此本文结合客户的需求，设计了水平度测量与自动调平系统。 论文给出了整体的设计思路，根据现场环境的要求，本系统采用了方便使用的分体式设计，即水平度测量分系统与自动调平分系统单独运作。对于水平度测量系统，采用高精度二维倾角传感器将倾角信息转换成模拟电信号。并设计以PIC16F877为控制核心的数据采集处理电路，主要包括24位A/D转换模块、温度补偿模块和通信模块，以实现对数据的采集。由于高精度倾角传感器的传感范围不大，且在量程中心点附近精度最高，为此本文设计了将平面度测量基座调平的自动调平分系统，此分系统以PIC单片机为控制核心，主要包含通信模块、按键模块、显示模块以及步进电机控制模块。最后，根据系统的需求，设计了相应的软件来完成各个分系统的功能。 经实验室的初步实验证明，水平度测量系统已实现数据采集，自动调平分系统已实现对测量基座的调平，基本满足客户的需求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状

1.3论文研究内容及各章安排

第2章水平度测量及自动调平系统

2.1系统综述

2.2倾角传感器

2.2.1"固体摆"式惯性器件

2.2.2"液体摆"式惯性器件

2.2.3"气体摆"式惯性器件

2.2.4倾角传感器的选择

2.3自动调平分系统

2.3.1控制器件的选择

2.3.2传动方式的选择

2.3.3执行部件选择

2.3.4系统的数学模型

2.3.5平台调平方法

2.4本章小结

第3章基于PIC的电路设计实现

3.1系统需求分析

3.1.1系统的功能需求

3.1.2系统的性能需求

3.2系统的整体设计方案

3.3微处理器

3.3.1 PIC16F877单片机的特点

3.3.2 PIC应用中的应注意的一些问题

3.4 PIC外围辅助电路设计

3.4.1电源部分

3.4.2复位电路

3.4.3晶振电路

3.5自动调平分系统硬件设计

3.5.1执行模块

3.5.2显示模块设计

3.5.3其他模块设计

3.6水平度测量分系统

3.6.1数据采集模块

3.6.2温度补偿模块

3.6.3隔离模块

3.7系统的抗干扰设计

3.7.1电源方面

3.7.2印刷电路板的设计

3.7.3输入输出干扰的抑制

3.8本章小结

第4章系统软件设计

4.1引言

4.2 MPLAB-IDE简述

4.3软件设计的主要步骤

4.4系统总体软件设计方案

4.5自动调平各模块软件设计

4.5.1 PIC的初始化

4.5.2通信模块软件设计

4.5.3显示模块软件设计

4.5.4步进电机控制软件设计

4.5.5按键模块软件设计

4.6水平度测量分系统的各模块软件设计

4.6.1 A/D软件设计

4.6.2温度补偿软件设计

4.7本章小结

第5章实验结果分析

5.1测量方法与结果

5.2系统误差分析

结 论

参考文献

致谢

研究生履历