發(fā)布時間：2020-10-28 05:27

　　 坐標測量設備現(xiàn)代生產(chǎn)中應用日益廣泛。主流的坐標測量設備價格昂貴、養(yǎng)護使用條件苛刻。針對于此,本項目研究一種便攜式三坐標測量系統(tǒng),在經(jīng)濟性和測量精度的平衡中,該系統(tǒng)更傾向于前者,以為多樣化的測量需求提供更多的選擇。該便攜式三坐標測量系統(tǒng)可以為小型零件的測量提供一個靈活性、通用性好的測量平臺;可以作為超精密測量機(如納米三坐標)的精細進給部件的承載機構(gòu);經(jīng)濟型的版本也可以作為需求日益增長的三坐標測量機應用教學的載體。論文圍繞便攜式三坐標測量系統(tǒng)的構(gòu)建展開,對系統(tǒng)的整體要求、構(gòu)建路線、及各個子系統(tǒng)進行詳細地分析介紹;給出相應的解決方案及其評估;對系統(tǒng)原型的搭建、調(diào)試和應用測試過程中的關(guān)鍵問題進行了分析討論。關(guān)于各個子系統(tǒng)的論述包括:在機械系統(tǒng)部分,分析主流測量主機的機械結(jié)構(gòu)布局及測頭等關(guān)鍵部件,提出基于改裝PPCNC(Personal Portable CNC machine)平臺的測量主機構(gòu)建方案,并介紹該方案在實現(xiàn)中的部分關(guān)鍵問題,如偏轉(zhuǎn)校正等,分析該結(jié)構(gòu)的主機的誤差模型及重力等外部因素的影響;在電氣系統(tǒng)與控制系統(tǒng)部分,提出了基于Grbl控制器的電氣系統(tǒng)及控制系統(tǒng)解決方案,介紹了電源、驅(qū)動等模塊,各模塊的連接,以及針對Grbl的二次開發(fā);在軟件系統(tǒng)部分,分析“通用測量軟件加I++DME接口”的解決方案,及其實現(xiàn)過程中的關(guān)鍵問題,如通用測量軟件的選擇、I++DME接口協(xié)議、測量設備對象模型、TCP/IP通信、串口通信等。在項目中完成了便攜式三坐標測量系統(tǒng)原型的搭建,包括完成基于PPCNC的主機改裝,完成電氣系統(tǒng)的搭建測試,用C#實現(xiàn)針對Grbl控制器的I++DME接口程序的開發(fā)等。論文將介紹針對原型系統(tǒng)進行脈沖當量、探測接近速度等參數(shù)的測定,測頭校準,及以球狀零件為樣例進行的應用測試。
【學位單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TH721
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 三坐標測量機簡介
    1.2 三坐標測量設備的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
    1.3 相關(guān)的標準
    1.4 本課題的意義及主要內(nèi)容
    小結(jié)
第2章 整體方案
    2.1 三坐標測量機的基本組成
    2.2 設計要求與難點
    2.3 主要部件的解決方案
    小結(jié)
第3章 機械系統(tǒng)與測量系統(tǒng)
    3.1 三坐標測量機的機械系統(tǒng)
        3.1.1 基本的分類
        3.1.2 機械系統(tǒng)的主要部件
        3.1.3 常見的主機結(jié)構(gòu)形式
    3.2 三坐標測量機的測量系統(tǒng)
        3.2.1 標尺系統(tǒng)
        3.2.2 探測系統(tǒng)
    3.3 PPCNC平臺的CMM改裝概述
        3.3.1 PPCNC的坐標系
        3.3.2 PPCNC機械結(jié)構(gòu)及其改裝思路
    3.4 機械結(jié)構(gòu)的改裝
        3.4.1 具體方案
        3.4.2 測頭連接器設計
        3.4.3 工作臺的偏轉(zhuǎn)校正
        3.4.4 探測系統(tǒng)裝調(diào)
    3.5 主機結(jié)構(gòu)差異分析
        3.5.1 阿貝誤差
        3.5.2 重力的影響
    3.6 主機誤差模型
    小結(jié)
第4章 電氣系統(tǒng)與控制系統(tǒng)
    4.1 PPCNC的電氣系統(tǒng)及其改裝概述
    4.2 電源模塊
    4.3 驅(qū)動模塊
        4.3.1 電機
        4.3.2 驅(qū)動器
        4.3.3 細分設置及理論脈沖當量計算
    4.4 控制系統(tǒng)
        4.4.1 三坐標測量機的控制系統(tǒng)概述
        4.4.2 控制系統(tǒng)選擇
        4.4.3 Grbl數(shù)控系統(tǒng)
        4.4.4 Grbl控制器接線
    小結(jié)
第5章 I++DME協(xié)議分析
    5.1 I++項目簡介
    5.2 測量系統(tǒng)的物理模型
    5.3 邏輯模型布局
    5.4 傳輸層模型
    5.5 對象模型
    5.6 通信協(xié)議
    小結(jié)
第6章 I++接口實現(xiàn)
    6.1 接口程序概述
DME類'>    6.2 測量設備對象模型與Obj_DME類
        6.2.1 參考DME對象模型
        6.2.2 構(gòu)建實際測量設備的對象模型
DME類及其實例初始化'>        6.2.3 Obj_DME類及其實例初始化
Controller類'>    6.3 Obj_Controller類
        6.3.1 串口通信格式屬性
        6.3.2 Grbl系統(tǒng)控制參數(shù)屬性
        6.3.3 Grbl的配置命令
Controller的構(gòu)造函數(shù)'>        6.3.4 Obj_Controller的構(gòu)造函數(shù)
    6.4 TCP/IP通訊實現(xiàn)
        6.4.1 C#平臺下的 TCP/IP 通信概述
        6.4.2 I++的事件和命令處理流程
        6.4.3 I++的TCP/IP服務器實現(xiàn)
    6.5 與控制系統(tǒng)的通信
        6.5.1 C#中的串口通信
        6.5.2 與控制器通信的實現(xiàn)
        6.5.3 Grbl系統(tǒng)發(fā)送的信息
    6.6 關(guān)鍵功能的實現(xiàn)
        6.6.1 命令行處理函數(shù)
        6.6.2 應答行生成函數(shù)
        6.6.3 軸的一般移動
        6.6.4 探測指令
    6.7 主窗體
    小結(jié)
第7章 機器調(diào)試及應用
    7.1 測量軟件的連接
    7.2 實際脈沖當量測定
    7.3 測頭的工作特性
    7.4 測頭校準
    7.5 基本測量
    小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻
附錄
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2859658