本文關(guān)鍵詞：葉片復(fù)雜曲面測(cè)量系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：葉片特殊的動(dòng)力學(xué)性能促使其在水輪機(jī)、汽輪機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等裝備上應(yīng)用廣泛，特殊的合金材料、優(yōu)質(zhì)的加工質(zhì)量保證葉片能夠在高溫、高壓、高腐蝕等惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期工作。隨著我國(guó)工業(yè)化水平的提高，航空航天、水利、電力等方面對(duì)葉片的質(zhì)量和數(shù)量都提出了更高的要求。吉林大學(xué)智能精密制造研究所針對(duì)葉片類(lèi)復(fù)雜曲面的測(cè)量，開(kāi)發(fā)了非接觸三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)單葉片進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)整體葉盤(pán)磨拋測(cè)一體化機(jī)床的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。本文利用已經(jīng)搭建完成的非接觸三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽輪機(jī)單葉片的測(cè)量，同時(shí)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行誤差分析和精度標(biāo)定。在整體葉盤(pán)磨拋測(cè)一體化的測(cè)量系統(tǒng)研究中，從測(cè)量系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件選型、數(shù)學(xué)模型建立、測(cè)量路徑規(guī)劃、測(cè)量過(guò)程仿真等方面展開(kāi)對(duì)整體葉盤(pán)測(cè)量系統(tǒng)的研究工作。 單葉片的開(kāi)闊性好，測(cè)量過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)，因而測(cè)量方法較多。本文針對(duì)汽輪機(jī)的單葉片測(cè)量開(kāi)發(fā)了離線非接觸三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，介紹測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和硬件系統(tǒng)，硬件包括伺服電機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、導(dǎo)軌、激光位移傳感器、PC機(jī)、電控柜等。敘述測(cè)量系統(tǒng)的軟件控制和測(cè)量過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，軟件需控制機(jī)床的各軸運(yùn)動(dòng)、獲取激光位移傳感器的數(shù)據(jù)信息、輸出并存儲(chǔ)記錄的坐標(biāo)值。分析非接觸三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的誤差，利用二維球列板法對(duì)三軸的綜合誤差進(jìn)行測(cè)量，并建立三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的誤差模型、利用激光干涉儀對(duì)三軸的21項(xiàng)誤差進(jìn)行測(cè)量，，計(jì)算各軸的綜合誤差，通過(guò)兩種方法的對(duì)比驗(yàn)證，對(duì)機(jī)床精度進(jìn)行標(biāo)定。 在整體葉盤(pán)在線測(cè)量系統(tǒng)研究過(guò)程中，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從控制過(guò)程實(shí)現(xiàn)的難易、與加工側(cè)控制的相互配合以及安裝調(diào)試等方面確定結(jié)構(gòu)形式。在確定測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，綜合考慮應(yīng)用場(chǎng)合和系統(tǒng)參數(shù)，選擇合適的測(cè)頭系統(tǒng)和測(cè)座。 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)整體葉盤(pán)測(cè)量的目的，五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床需要配合運(yùn)動(dòng)，五軸移動(dòng)的位移需要通過(guò)測(cè)位信息計(jì)算出來(lái)。本文建立整體葉盤(pán)測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)運(yùn)動(dòng)鏈的分析和坐標(biāo)系的建立，推導(dǎo)出由測(cè)位信息轉(zhuǎn)變成五軸位移信息的公式。 目前整體葉盤(pán)的研究主要針對(duì)加工過(guò)程中的刀位軌跡和刀軸控制，在測(cè)量方面的研究較少，在測(cè)量時(shí)還需要考慮效率、成本、精度等因素。在線測(cè)量相對(duì)于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)而言，減輕了工件拆卸和裝夾的工作量，同時(shí)避免了由此所帶來(lái)的誤差。本文針對(duì)整體葉盤(pán)加工與檢測(cè)一體化五軸機(jī)床的在線測(cè)量路徑規(guī)劃開(kāi)展研究。首先提出了測(cè)量截面線數(shù)和控制點(diǎn)數(shù)的確定方法。在此基礎(chǔ)上對(duì)優(yōu)化后的測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域劃分，在每個(gè)區(qū)域里對(duì)測(cè)軸矢量進(jìn)行優(yōu)化，使得測(cè)軸以最少的姿態(tài)完成測(cè)量。然后根據(jù)規(guī)劃的截面線、控制點(diǎn)以及測(cè)軸矢量，選擇測(cè)量的最短路徑。最后利用CATIA進(jìn)行仿真，驗(yàn)證測(cè)量路徑規(guī)劃的正確性。
【關(guān)鍵詞】：葉片 整體葉盤(pán) 測(cè)量系統(tǒng) 坐標(biāo)變換 路徑規(guī)劃 精度標(biāo)定 測(cè)軸優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TH721
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題研究背景及意義10-14
• 1.1.1 課題研究背景10-13
• 1.1.2 課題研究意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 精密測(cè)量技術(shù)的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展14
• 1.2.2 葉片復(fù)雜曲面測(cè)量系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)14-20
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 單葉片離線測(cè)量系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究22-36
• 2.1 單葉片測(cè)量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)22-24
• 2.2 離線測(cè)量系統(tǒng)軟件控制方案開(kāi)發(fā)24-26
• 2.3 單葉片“Z”路徑測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果26-27
• 2.4 離線非接觸測(cè)量系統(tǒng)精度標(biāo)定的實(shí)驗(yàn)研究27-34
• 2.4.1 離線非接觸測(cè)量系統(tǒng)的二維球列板精度標(biāo)定法27-29
• 2.4.2 離線非接觸測(cè)量系統(tǒng)誤差建模29-32
• 2.4.3 離線非接觸測(cè)量系統(tǒng)的激光干涉儀精度標(biāo)定法32-34
• 2.5 本章小結(jié)34-36
• 第3章 整體葉盤(pán)在線測(cè)量系統(tǒng)的研究36-44
• 3.1 測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)36-38
• 3.2 整體葉盤(pán)在線測(cè)量系統(tǒng)硬件的分析與構(gòu)建38-43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 第4章 整體葉盤(pán)測(cè)量系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模44-54
• 4.1 測(cè)頭雙轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)各軸運(yùn)動(dòng)求解44-46
• 4.2 工作臺(tái)雙轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)各軸運(yùn)動(dòng)求解46-49
• 4.3 測(cè)頭和工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)求解49-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 整體葉盤(pán)在線測(cè)量路徑規(guī)劃54-66
• 5.1 測(cè)量截面線和控制點(diǎn)的確定55-58
• 5.1.1 截平面經(jīng)驗(yàn)法確定測(cè)量截面線56-57
• 5.1.2 弦公差法優(yōu)化測(cè)量控制點(diǎn)數(shù)57-58
• 5.2 扇形無(wú)干涉區(qū)域法優(yōu)化測(cè)軸矢量58-62
• 5.3 迭代整體葉盤(pán)單葉片最短測(cè)量路徑的選擇62-63
• 5.4 整體葉盤(pán)測(cè)量路徑的 CATIA 仿真實(shí)驗(yàn)63
• 5.5 本章小結(jié)63-66
• 第6章 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 科研成果74-75
• 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：葉片復(fù)雜曲面測(cè)量系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：371271