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)定性的重要技術手段。軸類零件是航天閥門不可或缺的構件,實現(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量解決方案,并進行測量系統(tǒng)設計,實現(xiàn)閥門軸類零件的快速、高精度測量。通過對軸類零件各個參數(shù)測量方法的對比研究,結合本課題的測量任務和技術要求,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軸提供的標準直線度來提取被測件軸線上點的坐標的測量方法。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,實現(xiàn)了對被測件多個參數(shù)的同時測量。建立適當?shù)淖鴺讼?推導出各個參數(shù)的具體數(shù)學模型,其中軸線直線度誤差利用迭代搜索算法進行評估。根據(jù)測量方案和技術要求,完成了測量系統(tǒng)的硬件結構的設計。對測量系統(tǒng)所需的工裝完成了機械設計、對涉及到的關鍵元件進行了選型。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)的結構。這種結構使測量系統(tǒng)不僅可以完成對被測件的調(diào)平,而且可以適應不同尺寸的被測件。在測量過程中,利用X方向滑臺驅(qū)動被測件進行移動,使測量系統(tǒng)可以完成對被測件的掃描測量。根據(jù)各個被測參數(shù)測量過程的數(shù)學模型,結合系統(tǒng)的硬件結構,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計。測量軟件的功能主要有:利用RS-232串口實現(xiàn)上位機對測量系統(tǒng)中其他元件的通信;實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的采集和處理,根據(jù)數(shù)學模型計算出被測參數(shù)的測量值;實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的保存、查找及報表生成。對測量系統(tǒng)的測量不確定度合成進行了討論研究。通過分析每一個測量環(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)計法合成其不確定度。最終證明測量系統(tǒng)滿足技術指標,可以完成具體的測量任務。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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)擴束準直系統(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，即可計算得到待測件直徑[21]。光源 擴束準直系統(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)大學工學碩士學位論文-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]，多個激光器發(fā)出的光線經(jīng)過透鏡擴束形成線光源，對被測件進行光切，得到被測件軸向上若干個截面的橢圓弧，CCD 攝像機接收各橢圓弧的圖像，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡送入計算機，進過數(shù)據(jù)分析便可求得各個截面橢圓弧圓心的位置坐標。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是量程大、非接觸、測量速度快、測量精度高、可實現(xiàn)在線測量等特點[28]-[29]�？刂破� 數(shù)據(jù)采集卡 計算機被測件激光器CCD圖1-14 視覺檢測法原理圖（4）光電自準直儀測量法 光電自準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】

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本文編號：2844475