發(fā)布時(shí)間：2017-06-13 17:11

  本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜曲面在機(jī)激光掃描測量技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：復(fù)雜曲面廣泛應(yīng)用于齒輪齒面、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、飛機(jī)和汽車外形、模具型面,其加工質(zhì)量是影響零部件使用壽命、工作性能和安全性的重要因素。自由曲面零件的加工往往工藝復(fù)雜、工序繁多,為了使后續(xù)工序能夠根據(jù)前道工序完成情況進(jìn)行適應(yīng)性加工,需要在兩道工序之間對工件外形的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行測量。傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測量機(jī)等離線測量方法不僅效率低,而且很難滿足加工現(xiàn)場測量的需求。為此,針對復(fù)雜曲面零件多工序加工過程中外形測量的快速性、現(xiàn)場性、準(zhǔn)確性要求,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套復(fù)雜曲面在機(jī)激光掃描測量系統(tǒng)OMSM,主要研究內(nèi)容及成果包括:1.提出了將測距式激光測頭與五軸數(shù)控機(jī)床相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面零件在機(jī)激光測量的總體方案。通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)使激光測頭隨機(jī)床做精確可控的運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)激光測頭對工件快速掃描測量,可以采集到工件外輪廓密集的三維數(shù)據(jù)點(diǎn)集,具備信息全、精度高、效率高、非接觸等優(yōu)點(diǎn)。2.研究了協(xié)調(diào)數(shù)控機(jī)床(運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元)、激光測頭(數(shù)據(jù)采集單元)和測量軟件(上位機(jī))之間的協(xié)調(diào)同步方法,實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)在激光測頭高采集頻率和機(jī)床高速運(yùn)動(dòng)情況下的正確運(yùn)行。3.針對本文研究的在機(jī)激光掃描測量系統(tǒng),提出了一種激光測頭安裝位姿的線性標(biāo)定方法。該方法以標(biāo)準(zhǔn)球體為標(biāo)定靶標(biāo),通過在多個(gè)角度對標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行測量并擬合球心,最終求解出激光測頭偏心和偏角的最優(yōu)解,標(biāo)定過程簡單,精度可靠,適合工程實(shí)際應(yīng)用。4.研究了在機(jī)激光測量數(shù)控程序的自動(dòng)編程方法,針對雙擺頭五軸數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),給出了在機(jī)激光測量的后置處理方法,實(shí)現(xiàn)了在機(jī)激光掃描測量機(jī)床數(shù)控程序的自動(dòng)編程。在相關(guān)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了在機(jī)激光測量原型系統(tǒng),并自主開發(fā)了在機(jī)激光測量軟件。最后針對整個(gè)系統(tǒng)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工中的應(yīng)用,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)雜曲面 在機(jī)測量 激光傳感器 系統(tǒng)標(biāo)定 系統(tǒng)協(xié)調(diào)同步
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG659;TN249
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 引言12
• 1.2 復(fù)雜曲面的測量方法12-15
• 1.2.1 接觸式測量方法13
• 1.2.2 非接觸式測量方法13-15
• 1.3 在機(jī)測量技術(shù)15
• 1.4 本文選題背景及研究內(nèi)容15-18
• 1.4.1 選題背景15-16
• 1.4.2 研究內(nèi)容16-17
• 1.4.3 論文組織17-18
• 第二章 在機(jī)激光掃描測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 系統(tǒng)總體框架18-20
• 2.3 系統(tǒng)硬件組成及連接20-23
• 2.3.1 五軸數(shù)控機(jī)床20-21
• 2.3.2 ConoProbe激光測頭21-22
• 2.3.3 激光測頭裝夾與系統(tǒng)接線22-23
• 2.4 系統(tǒng)的協(xié)調(diào)同步23-26
• 2.4.1 系統(tǒng)同步方法分析24
• 2.4.2 采集數(shù)據(jù)與機(jī)床位置的同步24-25
• 2.4.3 采集數(shù)據(jù)與機(jī)床轉(zhuǎn)角的同步25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第三章 在機(jī)激光測量系統(tǒng)標(biāo)定27-41
• 3.1 引言27
• 3.2 五軸在機(jī)激光測量數(shù)學(xué)模型27-30
• 3.2.1 基本幾何變換27-28
• 3.2.2 五軸在機(jī)激光掃描測量的數(shù)學(xué)模型28-30
• 3.3 測頭安裝位姿標(biāo)定30-35
• 3.3.1 激光測頭安裝位姿標(biāo)定原理31-32
• 3.3.2 機(jī)床精度對測量的影響32-34
• 3.3.3 誤差補(bǔ)償34-35
• 3.4 標(biāo)定實(shí)現(xiàn)中的幾個(gè)問題35-37
• 3.4.1 標(biāo)定掃描路徑與數(shù)控程序生成35-36
• 3.4.2 掃描數(shù)據(jù)的自動(dòng)過濾36-37
• 3.5 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證37-40
• 3.5.1 標(biāo)定結(jié)果38-39
• 3.5.2 標(biāo)定結(jié)果驗(yàn)證39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第四章 在機(jī)測量數(shù)控程序生成41-52
• 4.1 引言41
• 4.2 激光測量后置處理41-48
• 4.2.1 后置處理通用原理41-42
• 4.2.2 機(jī)床運(yùn)動(dòng)的描述方法42-44
• 4.2.3 機(jī)床運(yùn)動(dòng)求解44-48
• 4.3 數(shù)控程序的自動(dòng)編程48-51
• 4.3.1 常用指令及數(shù)控格式48-50
• 4.3.2 測量程序自動(dòng)生成50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 原型系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用實(shí)例52-64
• 5.1 引言52
• 5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)52-58
• 5.2.1 軟件總體結(jié)構(gòu)53-54
• 5.2.2 激光測頭標(biāo)定模塊54-55
• 5.2.3 測頭控制與數(shù)據(jù)采集模塊55-56
• 5.2.4 三維顯示與仿真模塊56-57
• 5.2.5 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)樹管理模塊57-58
• 5.3 工程應(yīng)用和驗(yàn)證58-63
• 5.3.1 激光測頭位姿標(biāo)定59-60
• 5.3.2 待測工件初次測量60-61
• 5.3.3 待測工件二次精確測量61-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 研究工作總結(jié)64-65
• 6.2 進(jìn)一步研究工作65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70-71
• 在學(xué)期間的研究成果與發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：447132