形位误差统一数学描述与测量技术的研究

摘要

机械产品及机械零部件质量由机械制造工艺水平决定，而形位误差检测和评定方法是保证产品及零部件质量的重要环节。一个加工完成的机械零部件质量能不能达到设计要求，形位误差的检验和评定是必不可少的工序。由于零件的形位误差对机械产品的质量有很大的影响，因此准确测得和评定零件的形位误差就显得很重要，这也是国内外研究人员普遍关注的问题。
　　本文首先根据形位误差的共性和各自特性提出了形位误差的统一数学描述，希望通过一次性测量、一次性数据处理以及通过一套数据处理软件解决多项形位误差的测量问题;其次本文设计了基于单片机的形位误差数据采集测量系统。
　　本文主要研究内容如下:
　　(1)对形位误差的检测和评定方法进行了研究，发现对于被测工件的不同形位误差测量项目的要求，常常是针对同一被测要素，并且不同形位误差测量项目的数据处理也都有相似甚至相同之处。
　　(2)本文根据形位误差的特性与共性提出了形位误差的统一数学描述，希望可以通过一次的测量值解决多项形位误差问题。
　　(3)根据现场环境和课题需要，运用通用有源滤波器UAF42搭建形位误差数据采集前置带通滤波电路，并考虑到多个转速问题，带通滤波电路设计为多个中心频率的恒带宽滤波电路。
　　(4)运用CYGNAL单片机等元件实现形位误差数据采集硬件系统，并在Silabs集成开发环境下运用汇编语言进行系统软件设计。
　　(5)利用CYGNAL公司提供的C8051FOXX系列单片机开发套件、信号发生器和电位计等进行电路板模拟调试。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的提出及意义

1．2 形位误差评定方法概述

1．2．1 国内外形位误差评定方法的发展概况

1．3 形位误差的测量

1．3．1 形位误差测量方法概述

1．3．2 形位误差测量系统概述

1．3．3 国内外形位误差测量系统的研究状况

1．4 课题的主要工作

第2章 形位误差统一数学描述

2．1 形位误差基本理论

2．1．1 形位误差基本术语

2．1．2 形位误差基本公理与推理

2．2 形位误差拟合要素的划分

2．2．1 各类形位误差的定义

2．2．2 形位误差拟合要素分类

2．3 形位误差拟合要素的最小二乘方程

2．3．1 拟合要素为平面直线

2．3．2 拟合要素为空间平面

2．3．3 拟合要素为空间直线

2．3．4 拟合要素为圆线

2．3．5 拟合要素为圆柱面

2．3．6 拟合要素最小二乘模型总结

2．4 形位误差的计算

2．5 本章小结

第3章 形位误差数据采集前置滤波设计

3．1 采样定理与形位误差数据采集的特点

3．1．1 采样定理

3．1．2 形位误差数据采集的特点

3．2 滤波器基本理论

3．2．1 滤波器的定义

3．2．2 滤波器的特性

3．2．3 滤波器的分类

3．3 通用有源滤波器UAF42概述

3．4 UAF42仿真设计软件——Filter42

3．4．1 Filter42主要功能简介

3．4．2 Filter的操作

3．5 UAF42应用实例——设计带通滤波器

3．6 软件滤波

3．7 本章小结

第4章 形位误差测量系统硬件实现

4．1 测量系统硬件总体概述

4．2 系统主要元件简介

4．2．1 微处理器

4．2．2 LED数码管

4．2．3 模拟开关CD4051

4．3 硬件电路原理图设计

4．3．1 电源电路设计

4．3．2 单片机复位电路设计

4．3．3 显示接口电路

4．3．4 多中心频率的恒带宽滤波电路设计

4．3．5 串行通信电路设计

4．4 硬件电路的PCB设计

4．5 本章小结

第5章 形位误差测量系统软件实现

5．1 单片机软件设计规则和流程

5．2 汇编语言与Silabs集成开发环境

5．2．1 汇编语言概述

5．2．2 Silabs集成开发环境

5．3 系统程序模块功能分析与设计

5．3．1 主程序分析与设计

5．3．2 模数转换程序分析与设计

5．3．3 LED显示程序分析与设计

5．4 单片机软件抗干扰

5．5 电路板模拟调试

5．6 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢