大型工件幾何參數(shù)激光在機(jī)測量方法研究.pdf

1、大型工件是航空航天、能源電力、船舶工程等大型裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)構(gòu)件,提升大型工件制造精度、效率和可靠性等參數(shù)是這些行業(yè)不懈追求的目標(biāo)。而這,不僅取決于純加工技術(shù),還取決于檢測技術(shù),尤其是在加工過程中的檢測。大型工件要求高精度,很大程度上決定于工件上具有配合要求的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。本文針對此類結(jié)構(gòu),分析了現(xiàn)有檢測技術(shù)應(yīng)用于大型工件在機(jī)測量的不足,之后將激光位移檢測技術(shù)與數(shù)控機(jī)床結(jié)合,提出了若干具有高精度、非接觸、在機(jī)、易于自動(dòng)化的位置和尺寸測量方法

2、,以及部分機(jī)床誤差的測量方法。
　　針對位置測量。提出了機(jī)床回轉(zhuǎn)軸定心的設(shè)想;以該設(shè)想為出發(fā)點(diǎn),研制了以激光三角法位移傳感器為核心的單傳感器回轉(zhuǎn)測頭;利用該測頭在旋轉(zhuǎn)時(shí)的極限值變動(dòng)量,建立了針對標(biāo)準(zhǔn)圓和橢圓的逼近式定位模型,實(shí)現(xiàn)了孔心定位;在逼近式定位模型的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了孔心距測量法和實(shí)驗(yàn)裝置,從而驗(yàn)證了逼近式孔心定位模型的正確性。
　　針對尺寸測量。其一,以單傳感器回轉(zhuǎn)測頭為實(shí)體,提出了單激光回轉(zhuǎn)極值搜索法,該方法以傳感器

3、旋轉(zhuǎn)時(shí)的極限值特征,搜索任意表面至回轉(zhuǎn)軸上固定點(diǎn)的間距極限點(diǎn);利用單激光回轉(zhuǎn)極值搜索法和比較測量法建立了圓孔直徑、內(nèi)平行平面間距的測量模型,同時(shí)對所建立模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其二,研制了一種類似內(nèi)徑千分尺的雙激光位移傳感器定值比較測頭;分析該測頭中逆向雙激光束的共線性允差,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的共線性測量和校調(diào)方法;利用標(biāo)準(zhǔn)物組合,方便快捷地實(shí)現(xiàn)了該測頭的初始值標(biāo)定;通過該測頭在不同運(yùn)動(dòng)形式下的極值特征,提出了一類使測量光軸與內(nèi)平行平面的法向、圓孔的

4、徑向重合的軌跡規(guī)劃方法,結(jié)合比較測量法,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了內(nèi)平行平面間距、圓孔直徑的測量方法。
　　針對部分機(jī)床誤差。首先利用單傳感器回轉(zhuǎn)測頭的上下顛倒模式以及逼近式孔心定位法,實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)軸線與同向?qū)к夐g的平行度動(dòng)態(tài)測量;其次,提出了基于二次消偏的徑向跳動(dòng)激光測試方法,能夠動(dòng)態(tài)測量機(jī)床主軸徑向跳動(dòng)。
　　本文的研究成果具有一定的實(shí)用推廣價(jià)值,有望作為新的檢測手段完成對大型工件的部分在機(jī)測量任務(wù),以及對機(jī)床的部分測量任務(wù),并且