閥門是航天飛行器裝備的重要組成部件,閥門的質(zhì)量直接影響了航天飛行器的可靠性。實(shí)現(xiàn)閥門零件的高精度檢測是保證航天閥門密封性、可靠性以及穩(wěn)定性的重要技術(shù)手段。軸類零件是航天閥門不可或缺的構(gòu)件,實(shí)現(xiàn)其綜合參數(shù)(直徑、錐度、軸線直線度誤差、作用直徑)的高精度測量具有非常重要的意義。針對目前測量方法存在的精度低、效率低等問題,本文提出一套具體的計(jì)量解決方案,并進(jìn)行測量系統(tǒng)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)閥門軸類零件的快速、高精度測量。通過對軸類零件各個(gè)參數(shù)測量方法的對比研究,結(jié)合本課題的測量任務(wù)和技術(shù)要求,提出了具體的測量方案。對于直徑的測量具體采用投影成像法,對于軸線直線度誤差的測量采用一種借助基準(zhǔn)軸提供的標(biāo)準(zhǔn)直線度來提取被測件軸線上點(diǎn)的坐標(biāo)的測量方法。對于錐度和作用直徑的測量通過對其他參數(shù)的測量間接獲得。利用掃描式的測量方法,實(shí)現(xiàn)了對被測件多個(gè)參數(shù)的同時(shí)測量。建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,推導(dǎo)出各個(gè)參數(shù)的具體數(shù)學(xué)模型,其中軸線直線度誤差利用迭代搜索算法進(jìn)行評估。根據(jù)測量方案和技術(shù)要求,完成了測量系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。對測量系統(tǒng)所需的工裝完成了機(jī)械設(shè)計(jì)、對涉及到的關(guān)鍵元件進(jìn)行了選型。被測件的定位采用被測件一端高度固定、另一端高度可通過Z方向滑臺調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使測量系統(tǒng)不僅可以完成對被測件的調(diào)平,而且可以適應(yīng)不同尺寸的被測件。在測量過程中,利用X方向滑臺驅(qū)動(dòng)被測件進(jìn)行移動(dòng),使測量系統(tǒng)可以完成對被測件的掃描測量。根據(jù)各個(gè)被測參數(shù)測量過程的數(shù)學(xué)模型,結(jié)合系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),利用Visual Studio 2017開發(fā)工具、C#編程語言完成專用測量軟件的設(shè)計(jì)。測量軟件的功能主要有:利用RS-232串口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對測量系統(tǒng)中其他元件的通信;實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的采集和處理,根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算出被測參數(shù)的測量值;實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的保存、查找及報(bào)表生成。對測量系統(tǒng)的測量不確定度合成進(jìn)行了討論研究。通過分析每一個(gè)測量環(huán)節(jié)得到測量系統(tǒng)的誤差來源,利用誤差的傳遞公式及不確定度的合成方式,計(jì)算得出測量系統(tǒng)的不確定度,其中對于軸線直線度誤差利用模擬統(tǒng)計(jì)法合成其不確定度。最終證明測量系統(tǒng)滿足技術(shù)指標(biāo),可以完成具體的測量任務(wù)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP274;V46
【部分圖文】：

掃描法測量原理圖

[19]。圖1-6 激光衍射測量法原理圖（4）投影成像測量法 測量原理如圖 1-7 所示[18]-[20]。光源發(fā)出的光線經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)后變成一束平行光，平行光束照射在被測件上，形成陰影，通過測量兩陰影的寬度，即可計(jì)算得到待測件直徑[21]。光源 擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)待測件光電接收器圖1-7 投影成像測量法原理圖目前，采用投影成像測量法的測徑產(chǎn)品較多。國外典型產(chǎn)品有：德國米銥公司的光幕千分尺傳感器，其測量范圍為 0.3~40mm，絕對誤差為 ；英國真尚有科技有限公司的 ZM10X 激光測徑儀，該系列傳感器測量范圍非常廣，可測500mm 外徑的物體，測量精度

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-9-圖1-13 綜合量規(guī)測量法原理圖（3）視覺檢測法 視覺檢測法的原理如圖 1-14 所示[26]，多個(gè)激光器發(fā)出的光線經(jīng)過透鏡擴(kuò)束形成線光源，對被測件進(jìn)行光切，得到被測件軸向上若干個(gè)截面的橢圓弧，CCD 攝像機(jī)接收各橢圓弧的圖像，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡送入計(jì)算機(jī)，進(jìn)過數(shù)據(jù)分析便可求得各個(gè)截面橢圓弧圓心的位置坐標(biāo)。經(jīng)直線度誤差的評定便可求得被測件軸線的直線度誤差[27]。這種檢測方法的特點(diǎn)是量程大、非接觸、測量速度快、測量精度高、可實(shí)現(xiàn)在線測量等特點(diǎn)[28]-[29]�？刂破� 數(shù)據(jù)采集卡 計(jì)算機(jī)被測件激光器CCD圖1-14 視覺檢測法原理圖（4）光電自準(zhǔn)直儀測量法 光電自準(zhǔn)直儀的工作原理如圖 1-15 所示[30]，光線通過位于物鏡焦平面的分劃板后，經(jīng)物鏡形成平行光。平行光被垂直于光軸的反射鏡反射回來，再次通過準(zhǔn)直鏡頭后由分光棱鏡轉(zhuǎn)折匯聚在位于共軛焦平面的 CCD 表面
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2844475