力矩马达气隙测量系统研制与精度分析

摘要

本文以应用于航空航天领域的电液伺服阀为研究对象，参与研制了用于测量力矩马达衔铁与基体间微小气隙的气隙测量系统。主要工作包括测量系统的硬件结构设计，完成各部分组成硬件的选型及搭建;根据气隙测量系统的实际需求，编写能够实现具体功能的部分程序，包括相机标定程序和数据查询程序等;对气隙测量系统的测量结果进行精度分析，深入分析了硬件系统装配与制造误差对测量精度的影响，研究了提高测量精度的装调方法。本文的主要工作如下所示:
　　设计了气隙测量系统的硬件组成部分，完成系统的硬件结构设计、选型和搭建。该系统以计算机视觉这一非接触测量的方式对三种不同类型伺服阀力矩马达气隙进行测量，测量重复精度可达0.005mm，能够实现气隙的动态测量功能。根据具体测量和装配要求，将整个系统结构分为显微测量模块、伺服阀进给模块、电源供给模块、工作台等单元，针对每个模块内的硬件进行结构设计和选型。利用完成选型的硬件搭建气隙测量系统，使其能够进行正常的测量工作。
　　开发了用以实现测量系统具体功能的部分软件模块，包括开发相机标定系统，能够分析计算相机采集的图片中实际物理尺寸与像素尺寸间的线性关系;开发数据查询系统，能够对大量的伺服阀测量数据进行管理，实现数据的快速查询功能。
　　对气隙测量系统的测量结果进行精度分析，研究硬件系统对测量结果产生影响的主要原因。建立由于被测物面偏转引起测量误差的理论模型，判断物面偏角与成像误差间的关系;设计实验方案验证理论模型所得结论是否正确。利用分析结果对设计与装配过程予以指导，减小物面偏转角度，提高气隙测量系统的测量精度。进行了静态气隙测试实验，将测量精度、测量效率与工具显微镜的气隙测量进行对比，实验结果表明，气隙测量系统的测量准确度与工具显微镜接近，测量稳定性比工具显微镜更好，测量速度提高了4倍。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 相机标定技术

1．2．1 传统相机标定方法

1．2．2 主动视觉相机标定法

1．2．3 相机自标定法

1．3 系统误差建模方法

1．4 本文主要研究内容

2 气隙测量系统的硬件结构设计

2．1 技术指标及测量原理

2．2 显微测量模块

2．3 伺服阀进给模块

2．4 工作台

2．5 电源供给模块

2．6 标定系统硬件组成部分

2．7 本章小结

3 气隙测量系统部分软件模块的开发

3．1 相机标定程序的开发

3．2 数据查询系统的开发

3．3 本章小结

4 气隙测量系统的精度分析

4．1 影响气隙测量系统成像误差因素的分析

4．2 测量误差的建模及分析

4．3 测量误差模型的实验验证

4．4 提高测量精度的硬件系统设计与装调方法

4．5 静态气隙测量实验

4．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢