坐標(biāo)測量設(shè)備現(xiàn)代生產(chǎn)中應(yīng)用日益廣泛。主流的坐標(biāo)測量設(shè)備價(jià)格昂貴、養(yǎng)護(hù)使用條件苛刻。針對于此,本項(xiàng)目研究一種便攜式三坐標(biāo)測量系統(tǒng),在經(jīng)濟(jì)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(biāo)測量系統(tǒng)可以為小型零件的測量提供一個(gè)靈活性、通用性好的測量平臺;可以作為超精密測量機(jī)(如納米三坐標(biāo))的精細(xì)進(jìn)給部件的承載機(jī)構(gòu);經(jīng)濟(jì)型的版本也可以作為需求日益增長的三坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用教學(xué)的載體。論文圍繞便攜式三坐標(biāo)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(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)地分析介紹;給出相應(yīng)的解決方案及其評估;對系統(tǒng)原型的搭建、調(diào)試和應(yīng)用測試過程中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析討論。關(guān)于各個(gè)子系統(tǒng)的論述包括:在機(jī)械系統(tǒng)部分,分析主流測量主機(jī)的機(jī)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(jī)構(gòu)建方案,并介紹該方案在實(shí)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(jī)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(shí)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(shè)備對象模型、TCP/IP通信、串口通信等。在項(xiàng)目中完成了便攜式三坐標(biāo)測量系統(tǒng)原型的搭建,包括完成基于PPCNC的主機(jī)改裝,完成電氣系統(tǒng)的搭建測試,用C#實(shí)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(jìn)行脈沖當(dāng)量、探測接近速度等參數(shù)的測定,測頭校準(zhǔn),及以球狀零件為樣例進(jìn)行的應(yīng)用測試。
【學(xué)位單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(biāo)測量機(jī)簡介
    1.2 三坐標(biāo)測量設(shè)備的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
    1.3 相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)
    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(biāo)測量機(jī)的基本組成
    2.2 設(shè)計(jì)要求與難點(diǎn)
    2.3 主要部件的解決方案
    小結(jié)
第3章 機(jī)械系統(tǒng)與測量系統(tǒng)
    3.1 三坐標(biāo)測量機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)
        3.1.1 基本的分類
        3.1.2 機(jī)械系統(tǒng)的主要部件
        3.1.3 常見的主機(jī)結(jié)構(gòu)形式
    3.2 三坐標(biāo)測量機(jī)的測量系統(tǒng)
        3.2.1 標(biāo)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(biāo)系
        3.3.2 PPCNC機(jī)械結(jié)構(gòu)及其改裝思路
    3.4 機(jī)械結(jié)構(gòu)的改裝
        3.4.1 具體方案
        3.4.2 測頭連接器設(shè)計(jì)
        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(jī)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(jī)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(jī)
        4.3.2 驅(qū)動器
        4.3.3 細(xì)分設(shè)置及理論脈沖當(dāng)量計(jì)算
    4.4 控制系統(tǒng)
        4.4.1 三坐標(biāo)測量機(jī)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)
    6.1 接口程序概述
DME類'>    6.2 測量設(shè)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(shí)際測量設(shè)備的對象模型
DME類及其實(shí)例初始化'>        6.2.3 Obj_DME類及其實(shí)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(shí)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(wù)器實(shí)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(shí)現(xiàn)
        6.5.3 Grbl系統(tǒng)發(fā)送的信息
    6.6 關(guān)鍵功能的實(shí)現(xiàn)
        6.6.1 命令行處理函數(shù)
        6.6.2 應(yīng)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(jī)器調(diào)試及應(yīng)用
    7.1 測量軟件的連接
    7.2 實(shí)際脈沖當(dāng)量測定
    7.3 測頭的工作特性
    7.4 測頭校準(zhǔn)
    7.5 基本測量
    小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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3 石照耀;張斌;林家春;張華;;坐標(biāo)測量技術(shù)半世紀(jì)——演變與趨勢[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

4 石光林;陸維釗;邵以東;;三坐標(biāo)測量機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助測量系統(tǒng)研究[J];廣西工學(xué)院學(xué)報(bào);2006年03期

5 張江華;三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動誤差的分析與檢測[J];機(jī)械工程師;2005年09期

本文編號：2859658