圆度在线检测中测头分布及信号滤波的研究

摘要

圆度作为形位公差的基础，直接影响零件的多项生产和工作性能指标。圆度在线检测中测头间夹角的分布对测量结果有很大影响，位置选择不当会导致测量结果失真。圆度信号的消噪滤波是一种信号预处理方法，合理的滤波可以提高检测效率和精度。因此研究圆度在线检测中的测头角分布、信号滤波等关键技术，对实施和丰富圆度误差在线检测理论具有一定的工程意义。
　　本文介绍了圆度误差在线检测、测头角分布和圆度信号滤波的国内外研究现状；在对在线检测误差来源分析的基础上，开展了测量头角度分布优化和信号多级滤波的研究及检测系统的设计；通过仿真分析和实验，验证了测量头角度分布的合理性和多级滤波的可行性，提高了在线检测的精度和效率。本文主要完成工作如下：
　　1、以圆度误差在线测量理论为基础，分析总结了影响在线检测的误差来源，对影响测量结果的误差进行分类研究，重点分析了测头角度和噪声对测量结果的影响。
　　2、针对误差来源中测头角度分布引起的测量误差进行研究。通过测头角度对测量精度的分析研究，建立了角度分布的目标函数，根据测量环境完善了测头分布的约束条件，经优化得到了误差最小的角度分布。
　　3、基于现有多级滤波存在的效率和精度问题，开展了对现有多级滤波方法的改进研究，设计了改进滤波方法的程序，通过精度和效率的对比仿真分析，验证了改进方法的可行性。
　　4、依据在线检测要求，对在线检测实验系统进行了设计，并在微型机床上搭建了实验装置，调试了实验系统；最后验证了测头角度分布及改进滤波方法的有效性。

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第1章 绪 论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 存在问题及研究方向

1.4 本文主要内容

第2章 在线检测误差来源分析

2.1 系统误差

2.2 测量误差

2.3 环境误差

2.4 本章小结

第3章 测头角度分布优化研究

3.1 在线检测测头数确定

3.2 测头角度分布研究

3.3 角度优化约束条件

3.4 函数优化求解

3.5 本章小结

第4章 圆度误差多级滤波研究

4.1 中值下采样滤波

4.2 卡尔曼滤波

4.3 小波包多尺度阈值消噪滤波

4.4 改进多级滤波的效果分析

4.5 本章小结

第5章 在线检测系统软硬件设计

5.1 系统硬件设计

5.2 系统软件设计

5.3 本章小结

第6章 实 验

6.1 实验装置搭建

6.2 角度分布验证

6.3 信号多级滤波验证

6.4 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结 论

7.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果