非接触式高度差测试仪的研制

摘要

该文设计了非接触式高度差测试仪。从测量原理的提出，技术路线的实施，可行性分析，对仪器的机械设计，控制系统设计及软件设计都作了较为详细的探讨。 以圆孔中镜面安装深度测量的实际问题出发，提出了一种全新的圆孔深度测量方法，该方法可进一步扩展为平面间高度差的测量。方法以电容测微仪为核心，利用多传感器组合测量，对数据进行融合后得到测量结果。利用电容传感器的高精度非接触测量的优点，实现了对工件的非接触精密测量，有效避免了划伤工件表面；利用传感器间漂移的同向性，多传感器组合抑制了电容传感器的数据漂移缺陷，大大提高了测量精度。 具体展开工作如下： 1、深入剖析了高度差测量方法，结合被测工件的实际状况，详细设计了高度差测量的实现方法。并对该方法的可行性进行了论证。 2、根据所采用的测量方法设计一套完备的自适应自动测量系统，系统的设计包括了机械结构设计、控制系统设计以及配套软件的设计。 3、利用5套电容测微仪设计出一个能够根据被测工件摆放状态进行自适应调节测量的随动测头。 4、详细阐述了电容测微仪及测量系统的标定和误差修正方法，对引起系统测量误差的因素进行了分析和归纳。 仪器测量重复性精度、线性度都经过了国家计量研究院的鉴定，交付用户使用以来一直运行稳定。仪器的研制成功解决了8358研究所亟待解决的一项课题。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题背景

1.2研究应用现状

1.2.1台阶差测量方法

1.2.2电容测微仪研究现状

1.3本论文的主要内容

第二章非接触式高度差测量原理

2.1非接触式高度差测量原理

2.1.1测量原理

2.1.2技术措施

2.1.3传感器共面性调整方法

2.1.4自适应调整方法

2.2电容测微仪

2.2.1电容传感器测量原理

2.2.2电容传感器的结构

2.2.3电容测微仪的组成电路

2.3测量方法的可行性分析

第三章测试仪的机械设计

3.1仪器的总体设计

3.2仪器支撑机构的设计

3.3仪器运动机构的设计

3.3.1平移机构的设计

3.3.2升降机构的设计

3.4随动传感器测头的设计

3.4.1测头主体的设计

3.4.2测头与支架的连接设计

第四章测试仪控制系统设计

4.1自动测量控制原理

4.1.1控制任务及流程

4.1.2控制系统布局

4.1.3控制面板设计

4.2 USB计算机接口

4.2.1 USB7310概述

4.2.2 USB7503概述

4.3步进电动机

第五章测试仪的软件设计

5.1软件的主要功能

5.2测量软件流程

5.3软件的程序介绍

5.3.1多线程的实现

5.3.2Acesss数据库的访问

第六章实验分析

6.1电容测微仪标定及数据处理

6.1.1实验系统的构成

6.1.2测微仪的线性度评定

6.1.3测微仪基准点及测量范围的标定方法

6.2仪器总体精度的标定方法

6.2.1实物基准

6.2.2线性度检测及修正

6.2.3仪器的零点修正

6.2.4仪器的重复性精度检测

6.3误差分析

6.3.1传感器制造误差引起的测量误差

6.3.2测量放大电路产生的误差

6.3.3信号源幅值不稳定产生的误差

6.3.4传感器倾斜产生的误差

6.3.5温度漂移产生的误差

6.3.6本章小结

全文总结与展望

附录 程序说明

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢