虛擬式數(shù)控機床在線測量系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、針對傳統(tǒng)測量手段存在二次裝夾誤差且效率低下的缺陷，本文以開發(fā)虛擬式的數(shù)控機床在線測量系統(tǒng)為目的，通過在數(shù)控機床上配備測頭裝置，開發(fā)相配套的虛擬式在線檢測儀來實現(xiàn)工件幾何尺寸的在線測量。系統(tǒng)將虛擬儀器技術(shù)用于數(shù)控機床的在線測量，開發(fā)了集各種幾何量測量功能于一體的虛擬儀器，可減少在線測量的中間操作環(huán)節(jié)，提高在線測量的精確性與可靠性。
　　 在確定測量對象的基礎(chǔ)上，本文首先對圓度、直線度和平面度的評定算法進行了研究。綜合對比各評定方法

2、的實用性和可行性，圓度誤差和平面度誤差采用最小二乘法進行評定，直線度誤差用最小區(qū)域法和最小二乘法綜合評定，并逐步推導(dǎo)了各評定方法的計算公式。
　　 對數(shù)控機床的在線測量系統(tǒng)的組成、工作原理以及測頭系統(tǒng)進行了簡要介紹，進行了在線測量系統(tǒng)的總體設(shè)計。根據(jù)在線測量系統(tǒng)的功能要求分析了檢測儀軟件的功能，劃分了軟件的功能模塊，確定了軟件構(gòu)架，明確了檢測儀軟件的設(shè)計目標(biāo)。
　　 在算法研究和系統(tǒng)總體設(shè)計的基礎(chǔ)上，選取了系統(tǒng)所需的三維

3、觸發(fā)式測頭，在數(shù)控機床上搭建了系統(tǒng)平臺，開發(fā)了虛擬式在線檢測儀。在線檢測儀通過對圖形交互、宏程序生成、通信、數(shù)據(jù)處理和測量過程仿真等功能模塊的設(shè)計，實現(xiàn)了對圓心直徑、寬度長度、標(biāo)準(zhǔn)平面位置、高度深度、孔心距、直線度、平面度、圓度等形位誤差的在線測量和結(jié)果評定。
　　 針對影響在線測量系統(tǒng)檢測精度的各種誤差，著重分析了測頭系統(tǒng)的誤差。根據(jù)測頭誤差產(chǎn)生的機理，通過對測頭不同觸發(fā)區(qū)間觸發(fā)力的分析，得出不同觸發(fā)區(qū)間預(yù)行程量的計算公式。提

4、出了通過標(biāo)定測頭的有效直徑、長度壓縮量和偏心量來補償測頭各種不同誤差的方法，同時對評定算法帶來的誤差也提出了補償措施。
　　 本文最后對所開發(fā)的虛擬式在線測量系統(tǒng)進行了實驗測試，并檢測了系統(tǒng)的重復(fù)定位精度，幾何尺寸測量精度和形位誤差測量精度。實驗表明所開發(fā)的系統(tǒng)實現(xiàn)了預(yù)定的功能并能達到較高的測量精度。
　　 本文開發(fā)的系統(tǒng)是虛擬儀器結(jié)合在線測量技術(shù)在幾何量測量中的一次成功嘗試。現(xiàn)場試驗證明，虛擬式數(shù)控機床在線測量系統(tǒng)能使