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圆柱轮廓精密测量中的滤波与调心调倾技术研究

丁晓晖  
【摘要】:随着国防工业和先进制造技术的快速发展,对回转型零件测量精度的要求越来越高,同时对其检测效率也提出了更高的要求。在使用圆柱度测量仪对回转型零件进行精密测量时,为了保证检测精度和检测效率,一方面要使用准确的滤波方法,另一方面在测量前要对工件进行精确的调心调倾。为此本文设计了一种圆轮廓的精确滤波方法,并为课题组研制的四自由度自动调整工作台设计了自动调心调倾方法。 首先,从圆柱度测量仪的测量原理出发,依据圆轮廓和圆柱轮廓的测量模型,分析了工件表面采样角度的实际分布状况,设计了适用于较大偏心的圆轮廓滤波方法,与传统方法相比,滤波误差显著降低。 其次,依据四自由度自动调整工作台的机械机构,分析了偏心调整和倾斜调整之间的耦合关系。利用球心截面具有最小耦合的特性,设计了自动调心调倾方法。 再次,在对测量模型和滤波方法进行仿真和软件实现的基础上,为课题组研制的圆柱度测量仪设计了自动调心调倾软件,实现了对圆轮廓测量的自动调心和对圆柱轮廓测量的自动调心调倾。 最后,对四自由度自动调整工作台进行了实验分析。测试了微位移驱动单元的脉冲系数和线性度;标定了调整坐标系的方向和球心截面的高度;通过对椭圆标准器的调心实验验证了自动调心方法;通过对圆柱标准器的调心调倾实验验证了自动调心调倾方法。实验结果表明,椭圆标准器的偏心量可以调整至0.1μm以内;圆柱标准器的轴线倾斜角可以调整至0.3″以内。


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