大口径长管内孔的直线度、圆度测量研究

大口径长管内孔的直线度、圆度测量研究 合肥工业大学硕士学位论文大口径长管内孔的直线度、圆度测量研究姓名何鲲申请学位级别硕士专业仪器仪表 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 指导教师聂恒敬20040501、?—独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知除了文中特别加以标注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果也不包含为获得金胆王、业盔堂或其他教育机构的学位或证 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名秒她签字日期少。争年夕月矿日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解盒目王些盍堂有关保留、使用学位论文的规定有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘允许论文被查阅和借阅。本人授权—金厦王些盔堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书学位论文作者签名彳多纯签字日期易印千年夕月矿日学位论文作者毕业后去向工作单位通讯地址导师签名签字日期电话多铲仁占伊邮编矽口叼致谢本论文是在我的导师聂恒敬教授悉心指导下完成的。自我成为仪器仪表学院一名在职研究生以来聂恒敬教授对我的学习与工作都给予了亲切的关怀和热情的鼓励聂老师严谨的治学态度和科学、求实的研究方法深深地感染了我给予我不竭的动力时时催我奋进。在此谨向聂老师致以崇高的敬意和衷心的感谢在几年的学习中江淮仪表厂高级工程师束明耀老师给了我很多的指导?氚镏瞧饕潜硌г旱睦鲜γ且哺枇宋倚矶嘞ば牡闹傅己鸵笄械墓鼗吃诖艘徊?蛩潜硎旧钌畹男灰獍不站霉芾硌г盒畔?芾硐抵芪傲肌?鹛烨锪轿恢魅卧谖已捌诩涓姨峁?斯ぷ魃系闹С趾脱б瞪系陌镏乙蚕蛩潜硎靖行蛔髡吆析锬暝氯涨把钥翁饫丛醇把芯肯肿匆弧?翁饫丛此孀盼夜窬煤涂蒲Ъ际醯姆?勾罂诰冻す苤本都赴俸撩壮ざ仁酥辽贤蚝撩自诠ひ抵械挠τ萌战テ惹欣缇鹿ひ抵械幕鹋谂诠苁突すひ抵械拇笮褪溆凸艿赖取,家蚱涔ぷ魈跫厥舛胁煌募际跻蟆,壳罢庖焕嘈偷某す茉谏 ひ铡?觳夥椒ǖ确矫婊购懿怀墒臁,蠖嗖捎媒显嫉氖止ぜ庸し椒ê褪旨蚵牧堪羰讲饬糠椒ú唤錾实拖露壹觳饨峁挥卸ㄐ缘母拍疃薅拷崧鄄分柿课薹ū,ぜ贝胁饬糠椒ǖ难芯亢拖嘤Φ募觳庾爸贸鱿帧,究翁饩褪钦攵陨鲜龉こ涛侍舛舛ǖ摹,究翁馐且幌钅舛ǖ暮嵯蛳钅俊,?谕庋芯肯肿茨壳肮谕舛怨茏戳慵诳椎闹毕叨炔饬糠椒ù蠖嗾攵灾行?凸芸子卸嘀旨觳夥椒皇屎铣す艿募觳舛す苤毕叨鹊牟饬拷仙偌钣诒ǖ肌,诜矫婺暇?砉ご笱Ы樯芰艘恢掷貌饬恐惫芡淝鹊姆椒ㄈ缤妓酒渲饕抢冒?a name=baidusnap2>导体激光器作为实际基准将装有推杆的组图测试系统示意图件或半导体激光器组件的胀轴在直管中移动每隔一定的步长进行采样以获得直管各截面处上光点坐标来反映该截面处的弯曲情况。由于胀轴与管孔内壁是面接触因而是一种类似平均管孔的效果不能反映内孔壁的真实情况测量会有一定的失真。山东工业大学介绍了一种测量深孔圆度的原理和方法。如图所示该方法是将工件竖直立于工作台面测量机构通过弹性滚轮打印机滚筒。口?朋„囝啊一露》?弹性滚轮醐、驻『一一一???辱。一蝴暑—?一???毒薯带图测量机构不意和固定滚轮与管壁接触当步进电机带动滚筒转动时实现测量机构沿着管壁在孔内按设定步长行走每走过一定长度步进电机通过精密转动轴带动电感测头转动转动度后测量出一个管壁内孔的圆形截面参数。步进电机每转动一设定的角度计算机对电感测微仪的输出采样一次整个测量机构的行走、采样、数据处 理等全由外围计算机完成测量长度可达。但是这种测量方法要求工件垂直安放若管长过长竖直高度太高则测量不稳定性很明显。大连宝原核设备有限公司研究了一种测量大缸体内圆直线度的方法如图所示其主要是利用放置在缸体纵截面前方的自准直仪调整自准宣仪和固定在自制内圆直线度桥板检具上的反射镜的相对位置使反射回来的像能进入仪器的视野范围同时在缸体纵截面的后方安放好经纬仪使经纬仪望远镜的十字线与反射镜背面。弯板与反射镜同时固定在自制内圆直线度桥板检具上中的垂线重合然后从自准直仪读数机构中读出桥板与内轮廓接触点两端高度差茹按顺序依次一段接一段移动移动时若。弯板的垂线与经纬仪望远镜十字线不重合时只要轻轻左右调整推动杆即可使弯板中的垂线与望远镜十字线相重合从而保证了桥板在缸体内始终沿着测量方向等距离直线移动。一经纬仪一被测缸体一内圆直线度挢板栓具一自准直仪一平板。图大缸体内圆直线度测量方法示意图这种方法只能测量内孔中的一条母线的直线度而不能反映管孔整个直线度。天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室研制了一种基于视觉检测技术的大直径钢管直线度在线测量系统。如图所示该系统主要是采用结构光传感器获得被测钢管的截面信息从而获得该截面的曲率中心坐标通过对多图像采集卡图钢管直线度测量视觉检测示意图视觉传感器的坐标统一可以获得多个曲率中心坐标由该坐标可以拟合出理论空间轴心线通过误差评定即可获得直线度误差。这种测量方法只能够测量长管外壁的直线度但不能测量长管内孔直线度。国外方面奥地利的公司介绍了一种应用电容式传感器制作的圆筒量规装置检测钢管内孔的方法其主要是利用电容式传感器制作的圆简量规装置在钢管中移动每隔一定步长对钢管内壁进行定位以获得各段钢管的方向位置。上述测量均采用的是“平均效应”法其只能对管壁进行定性研究而无法进行定量研究。本课题研究内容及科学意义一、研究的主要内容、被测量对象的参数。被测对象参数大口径薄壁长管内孔直线度、圆度管长管内径管壁厚、大型长管内孑圆度、直线度测量原理的研究。、大型长管内孔圆度、直线度测量装置的总体设计。二、科学意义本课题的研究具有重要的实际意义和科学价值主要表现在、对于大口径长管圆度、直线度的测量国内乃至国际上对这一问题的探讨可以说是仁者见仁智者见智至今尚无一个统一成熟的测量方法。因此本课题在这一方面的研究将对大口径长管测量领域做出重要贡献并具有实际应用价值。、测量装置的总体结构 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 的确定和具体装置的设计将对其他相关研究设计提供重要的参考依据。论文拟从以下几个部分对大口径长管圆度、直线度测量问题进行讨论测量原理及测量 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的论证及确定测量装置的总体结构设计测量数据的误差评定及计算机处理测量过程中的测量误差 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、计算。第一章测量方案的论证及确定小车式检测方案的探讨小车式测量方案测量方案如下图—小车式检测方案原理图如图卜所示本方案采用测量小车在大型长管内行走。每前进一步测量一个内孔截面最后由多个截面上的数据经过处理后得到大型长管内孔的圆度、寅线度。测量时大型长管静止不动。测量时由固定在小车上的激光位移测量头及旋转反光镜实现圆度测量反光镜的转动由旋转电机驱动它的转角数据由角编码器采集输入计算机。反光镜每旋转周激光位移测量头扫描个圆截面的数据计算机可计算出该截面的圆心坐标值。激光仪准直、角锥镜组、半透半反镜及摄像头准直测量系统用于监测小车的直线运动激光束是小车运动的直线基准。准直激光器之二用于监视小车在行进时的滚转运动测量出第二角锥镜相对第角锥镜组的偏移量就可计算出小车的滚转角该滚转角用于修正截面圆心坐标的偏移。上述 方案的不足之处是?测量小车前进时会产生滚转运动滚转角的大小难以控制可以通过降低小车的重心来减小当滚转角过大超过了准直测量系统的工作范围时可能会使系统无法正常工作。?小车的重量会使管身弯曲变形产生附加误差影响直线度的测量精度但是小车的重量相对大型管孔具有较强的抗弯能力而言这一变形可忽略。小车式测量方案的主要元件精度参数激光位移测量头?角编码器分辨率?分精密小轴轴向、径向跳动不大于超长测杆测量方案的探讨超长测杆测量方案测量方案如下图卜超长测杆测量原理图如图所示本方案是将测杆固定在尾座上。激光测量头的测头体固定在测杆端头并处于悬臂状态长测杆为中空管状杆件其中心线上有激光仪准直发出的激光束通过。测头体的背面安装有角锥棱镜用激光准直仪和角锥镜可以对测头体的位置进行监视检测它在—平面内的偏移误差。当工件旋转时测杆端头的激光测量头测出内孔圆截面参数并输入到计算机进行处理。本测量系统工作时测杆固定不动被测长管轴向移动一定步长后再旋转度进行圆截面的测量。大型长管的旋转驱动由主机专用装置来实现它的旋转角度由角编码器接收及传送到计算机。工件相对测头体沿轴向运动的线位移由固定在底座上的直线码尺读出并输入到计算机。为适应不同内径和不同长度的被测工件本系统应备有多套测头可供更换。测量中测杆因其材料弹性会造成弯曲变形要使测杆成为平直状态我们采用予变形方法来补偿以确保非接触传感器在管道孔内的采样过程准确、稳定地完成。测杆变形的补偿测杆水平安装时类同于悬臂梁因测杆细而长使得安装传感器的端头会因测杆自重及传感器的重量产生弹性变形致使端头明显下垂见上上斗—一图卜测杆预变形图图卜其下垂量使传感器偏离测杆中心偏离距离很大偏离量可达数毫米到数拾毫米致使测量传感器的安装和正常工作产生困难严重时使测杆无法进入管孔内测量工作失败为此我们采用予变形的方法来克服长杆的下垂变形见图卜。按照材料力学分析悬臂梁的变形计算公式有卜八鑫詈一争面一多九。式中测杆本身的单位长度的重量安装在测抨端头的传感器的重量测杆材料的弹性模量测杆横断面的惯性矩测杆长度式卜描述了沿测杆长度方向上各个位置的下垂变形量它在端头的变形大小可用下例说明。例当”。对按照式可算得变形量十上例中变形量的第一项是由造成的第二项是由造成的。克服这些变形的方法是在制造该测秆时按照式卜的规律反向加工出它的形状见图—。用这样的测杆水平安装后利用加工出的反向予变形去抵消因材料弹性变形而产生的下垂量。使得测杆水平安装时可保持一平直的状态图—。需要指出的是上述设想必须在悬臂梁通过抗弯、抗剪的安全校验后才可进行。至于的断面形状的选取可从加工方便及有较大的惯性矩和较小的重量出发一般以矩形、中空为好。上述两种测量方案优缺点比较小车式检测方案具有总体结构合理、量程大、非接触、数据采集方便、测量速度较快不足之处是测量小车在行进过程中滚转角的控制有一定难度超长测杆检测方案具有结构简单、非接触、数据采集快捷的特点但是长杆对外界振动十分敏感需要采取抗振措施而且测量系统的体积很大其长度至少是被测长管的一倍。综合比较而言小车式检测方案避免了超长测杆检测方案中的测杆弹性变形问题且体积较小。鉴于上述比较本论文所设计的测量系统是采用小车式测量方案。第二章小车式检测机械结构设计总体设计该测量小车主要用于内径为、长度为左右的圆管内孑的圆度、直线度的测量。』黝名——『锴——‖、矿矧百‖飞?匠。—眵。芭坤卜图—小车式检测结构图—牵引装置一导引机构一支撑座一激光测量头一单行走轮连接筒一笼子一反光镜一减速齿轮一固定框架一角编码器一旋转电机一小车底板一 联合行走轮一电缆束引导管底座如图所示本设计方案是通过在被测大口径长管两侧固定在底座上的牵引装置往返牵引测量小车在大口径长管内行走。测量时小车每前进一定步长由固定在小车上的激光测量头发射激光束至反光镜反光镜将激光折转度后在管壁上形成小光点激光测量头上的摄像系统通过反光镜将该亮点成像到器件上并输出一位移信号到计算机当反光镜旋转一圈时计算机就获得了管壁截面上一圈的采样。小车每前进一定长度激光测量头测量一个内孔圆截面计算机算出个圆心坐标最后由多个截面上的圆心坐标数据经过处理后得到大型长管内孔的圆度、直线度。测量时大口径长管静止不动。同时我们采用激光准直仪、角锥镜组、半透半反镜之一来监视小车的直线运动准直激光器之二用于监视小车在行进时的滚转运动。为了小车能测量管内的全长在大口径长管的前后两端设置了与小车相等长度的引导及对接机构。小车上的测量、驱动单元各带电缆且长度在米左右因此小车尾部设有电缆束引导器以免电缆堆积堵塞。结构设计反光镜轴的设计如图所示反光镜是通过反光镜轴与减速齿轮相连反光镜轴的一端和反光镜相连另一端做成中空的并与角编码器相连连接部分采用角编码器的外伸连接轴插入到中空轴当中。该轴采用个深沟球轴承其内径外径宽度固定在支架中。图—反光镜轴结构图设计反光镜轴是为了使反光镜的旋转中心与激光器发出的激光束保持在同基准线上从而保证测量过程的准确性。旋转电机和牵引装置中所使用的电机均采用步进电机其步距角为。静力矩。测量时采样角度为故要求旋转电机的角度比应为即这就要求齿轮减速比为同时要求齿轮直径比为取齿轮轴间距为则两齿轮节圆半径分别取为。行走轮的设计如图所示行走轮分为联合行走轮和单行走轮。其中联合行走轮位于支架的下面单行走轮位于激光测量头下面均采用全钢式无轮辐结构一共个外径内径配套深沟球轴承内径外径宽度。其中轮子的外形做成半圆形这里测量小车采用三个行走轮。是因为三点接触可使小车处于稳定状态三个轮子在被测长管中行走时由于小车本身的自重将使得三个轮子必然与被测管壁全接触因此这样的设计有利于小车在整个测量过程中的整体稳定性。图行走轮结构设计图连接筒的设计激光位移测量头的光线通过反光镜打在管壁上进行测量激光束旋转一圈时激光光线通过小车底板时必须透过底板底板上要开多个窗口小车刚性大大减弱测量可靠性大大下降。为加强小车的刚性在底板上增加连接筒及笼子。大型长管中心距离底板则两轮间距离为×一?州搠在连接部分机体宽度为采用根对称的肋板连接取肋板厚度为和底板厚度一样在测量过程中每测量一圆周时拟采样点故采样间隔为。肋板闻距应为个采样角度其宽度计算如下如图所示磊×?取第一个肋板与中间肋板的间距为„×。。一矗取第一个肋板的宽度为。×一一氏“取第二个肋板与第一个肋板的间距为。×。一面?取毛图—肋板宽度、司距计算示意图第二个肋板的宽度为×一一„一—?取第三个肋板与第二个肋板的间距为×。×。一一一面一?取第三个肋板的宽度为也×。一毛吐„?.