大直径滚轮测量系统滚轮测头标定方法研究

摘要

本学位论文选题来源于国防军工计量“十五”计划重点项目“大直径多滚压轮高准确度测量方法研究”。目前，滚轮法是能够实现在线、动态测量大型工件直径的较好方法，但在滚轮法测量时，滚轮的直径误差、形状误差、圆光栅刻划误差及圆光栅安装误差等，均会引起被测大直径的测量误差，因此需要对滚轮的这些误差进行修正。本论文的研究任务是研究高精度的标定方法并设计专用标定装置，精确标定滚轮实际周长以及因滚轮形状误差、光栅刻划误差、光栅安装误差等引起的微小角间隔对应弧长的变化量，以提高滚轮法测大直径的精度。 研究工作主要有三部分：滚轮测头高精度标定方法研究、标定装置机械设计和测控电路设计。针对滚轮测头误差的特点，研究了高精度标定方法，并编制信号采集及信息分析处理软件，通过仿真试验验证了标定方法的可行性及有效性；依据提出的滚轮测头标定方法设计了标定试验装置，包括标准件系统和运动驱动系统，结构上做到了力平衡和零阿贝误差，保证标定的精度，方便标定工作的展开；设计了能够实时获取标定基准系统输出信号和滚轮测头输出信号的测控电路，能对电机驱动及信号采集进行时序控制并满足要求的容量与速度。

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章绪论

1.1研究背景

1.2本学位论文的主要研究任务

第二章标定方法研究

2.1基于圆光栅的滚轮测头误差标定方法

2.2基于长光栅的滚轮测头误差标定方法原理

2.3基于长光栅的滚轮测头误差标定

2.4仿真试验

2.4.1滚轮模型建立

2.4.2仿真试验

第三章标定装置机械结构设计

3.1机械结构整体设计

3.1.1被标定滚轮情况介绍

3.1.2标定装置整体设计概述

3.2误差源分析、精度设计

3.2.1误差源分析

3.2.2精度设计与计算

3.3标定装置机械结构设计

3.3.1直线光栅、圆光栅的选择与参数说明

3.3.2滑动块的相关设计：

3.3.3滑动块导向及驱动方式的设计

3.3.4驱动电机的选择

3.3.5挡板设计

3.3.6标定装置重心平衡设计

3.3.7测量调整机构

第四章测量电路设计

4.1测量信号分析

4.2测量电路设计

4.2.1使用计数芯片设计硬件电路

4.2.2基于ARM设计硬件电路

4.3基于ARM测量电路软件设计

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文