壁厚參數(shù)是航天航空、國防軍事裝備領(lǐng)域中衡量薄壁零件加工質(zhì)量的重要指標(biāo),噴流液浸式超聲脈沖測厚因具有非接觸無損測量、適應(yīng)高速掃描運(yùn)動等優(yōu)點(diǎn),是實(shí)施大型薄壁零件在機(jī)自動超聲測厚的有效手段。然而,由于薄壁零件尺寸大、剛度低,極易因運(yùn)輸、裝夾等受力發(fā)生變形,導(dǎo)致實(shí)際測量過程中超聲傳感器與工件間的耦合間隙難以在適當(dāng)范圍內(nèi)保持穩(wěn)定:耦合間隙過大,引起超聲回波信號多分量耦合,導(dǎo)致測厚結(jié)果不可信;反之,可能引起測厚裝置劃擦甚至碰撞工件,不僅損傷工件及設(shè)備,還具有安全隱患。因此,在超聲非接觸掃描測厚過程中,適應(yīng)工件變形后的真實(shí)面形動態(tài)調(diào)整耦合間隙至適當(dāng)范圍內(nèi)維持穩(wěn)定,對于提高測厚精度及穩(wěn)定性具有積極意義。針對超聲非接觸掃描測厚過程中耦合間隙“狀態(tài)判別”、“調(diào)整值確定”、“面形自適應(yīng)調(diào)整路徑生成”關(guān)鍵問題,設(shè)計集成渦流傳感器探路測量功能的超聲測厚裝置,基于三軸聯(lián)動測量平臺建立多傳感器坐標(biāo)統(tǒng)一模型及耦合間隙狀態(tài)判別模型;融合核函數(shù)概率密度估計及k近鄰概率密度估計思想構(gòu)造一種已測點(diǎn)耦合間隙數(shù)據(jù)密度估計函數(shù),指導(dǎo)耦合間隙調(diào)整值確定;采用用最小二乘法(MLS)擬合工件面形并生成耦合間隙面型自適應(yīng)調(diào)整路徑,通過實(shí)施基函數(shù)正交化及選取適當(dāng)緊支撐權(quán)函數(shù)提高擬合精度及速度。為實(shí)現(xiàn)耦合間隙自適應(yīng)調(diào)整功能應(yīng)用于數(shù)控測量平臺,通過基于Operate Programming Package,使用xml、Qt及C++編程語言二次開發(fā)Sinumerik 840D sl數(shù)控系統(tǒng)HMI界面,實(shí)現(xiàn)耦合間隙自適應(yīng)調(diào)整算法嵌入及HMI與NC、PLC之間交互通訊;通過激活Sinumerik 840D sl數(shù)控系統(tǒng)“位置無關(guān)溫度補(bǔ)償功能”并修改數(shù)控系統(tǒng)PLC程序,實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行NC程序過程中依據(jù)耦合間隙自適應(yīng)調(diào)整算法輸出點(diǎn)位信息在線動態(tài)偏移機(jī)床主軸�；谧灾鏖_發(fā)測量平臺實(shí)施耦合間隙自適應(yīng)調(diào)整的超聲非接觸掃描測厚實(shí)驗(yàn),分別對比耦合間隙自適應(yīng)調(diào)整前后的耦合間隙、測厚誤差,驗(yàn)證所研究方法與技術(shù)的有效性�？梢詫�(shí)現(xiàn)耦合間隙始終在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)維持相對穩(wěn)定,有效提高調(diào)整區(qū)域測厚精度。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V26;TG115.28
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 模型未知自由曲面自適應(yīng)測量方法
        1.2.2 測量數(shù)據(jù)擬合方法
        1.2.3 數(shù)控系統(tǒng)自適應(yīng)控制方案
        1.2.4 數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)方法
    1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容
        1.3.1 課題來源
        1.3.2 主要研究內(nèi)容
2 耦合間隙自適應(yīng)調(diào)整方法
    2.1 超聲非接觸測厚理論基礎(chǔ)
        2.1.1 超聲波理論基礎(chǔ)
        2.1.2 超聲脈沖反射測厚原理
        2.1.3 超聲測厚耦合方式
        2.1.4 液體耦合劑對超聲傳播過程的影響
    2.2 耦合間隙狀態(tài)判別
        2.2.1 探路法耦合間隙自適應(yīng)調(diào)整原理
        2.2.2 集成渦流傳感器探路測量功能的超聲測厚裝置
        2.2.3 基于測量平臺的多傳感器坐標(biāo)統(tǒng)一
        2.2.4 耦合間隙狀態(tài)判別
    2.3 耦合間隙調(diào)整值確定
        2.3.1 非參數(shù)概率密度估計方法
        2.3.2 自適應(yīng)數(shù)據(jù)密度估計
        2.3.3 基于已測耦合間隙數(shù)據(jù)密度估計的調(diào)整值確定
    2.4 耦合間隙自適應(yīng)調(diào)整路徑生成
        2.4.1 MLS擬合原理
        2.4.2 基函數(shù)正交化
        2.4.3 緊支撐權(quán)函數(shù)選取
        2.4.4 基于MLS擬合的耦合間隙自適應(yīng)調(diào)整路徑生成
    2.5 本章小結(jié)
3 耦合間隙自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)
    3.1 數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)過程
        3.1.1 準(zhǔn)備開發(fā)環(huán)境
        3.1.2 與NC建立連接
        3.1.3 創(chuàng)建HMI項(xiàng)目
        3.1.4 設(shè)計界面及編寫功能代碼
        3.1.5 嵌入應(yīng)用程序
        3.1.6 調(diào)試HMI項(xiàng)目
    3.2 HMI界面配置
        3.2.1 HMI界面框架
        3.2.2 屏幕布局及拓展
        3.2.3 HMI對話框配置
    3.3 關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)
        3.3.1 讀/寫變量
        3.3.2 文件操作
        3.3.3 執(zhí)行NC程序
    3.4 數(shù)控系統(tǒng)外部機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)在線動態(tài)偏置
        3.4.1 誤差在線動態(tài)補(bǔ)償方法
        3.4.2 激活“位置無關(guān)溫度補(bǔ)償”功能
        3.4.3 修改數(shù)控系統(tǒng)PLC程序
    3.5 本章小結(jié)
4 綜合實(shí)驗(yàn)
    4.1 切削液作超聲在機(jī)測厚耦合劑的可行性
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)過程
        4.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    4.2 期望耦合間隙預(yù)設(shè)區(qū)間的確定
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)過程
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    4.3 耦合間隙自適應(yīng)調(diào)整的超聲非接觸掃描測厚
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)過程
        4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果
致謝

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本文編號：2842828