用于凸輪軸測量的多通道計算機測量系統(tǒng)的研制

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1、國內(nèi)圖書分類號：TG81學(xué)校代碼：10213 國際圖書分類號：621密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文用于凸輪軸測量的多通道計算機測量系統(tǒng)的研制碩士研究生：王玉花導(dǎo)師：袁怡寶教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：儀器科學(xué)與技術(shù)所在單位：自動化測試與控制系答辯日期：2009年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文微米級，它們是傳統(tǒng)的檢測量儀的代表[8]。近年來，國內(nèi)的量儀行業(yè)從品種到精度都有很大的發(fā)展。現(xiàn)在國內(nèi)汽車行業(yè)使用越來越多的測量儀器，分辨率輕易地達到了0.2μm，重復(fù)精度、長時間穩(wěn)定性等指標，也大大優(yōu)于過去的量儀產(chǎn)品。有的甚至已經(jīng)是納米級量儀了[9,10

2、]。精度比以往提高數(shù)十倍，而且還是在相對大得多的測量范圍內(nèi)獲得的；從檢測效率來說，近年來精密儀器的移動速度已經(jīng)成倍以至數(shù)倍提高，新一代的通用檢測設(shè)備，大多在這方面下大力氣，不斷地完善[11]。除此以外，通用儀器的功能，從比較單一向多功能擴展，拓寬其通用范圍。而為了滿足一些測量效率要求特別高的場合，又轉(zhuǎn)過頭來橫向派生一些專用性較強的通用儀器。粗糙度儀器也有類似情況，從早期比較狹窄的評價范圍，發(fā)展到幾乎能滿足世界各國所有粗糙度測量標準；從測微觀表面發(fā)展到同時能測宏觀輪廓的通用儀器[12]。另一方面又開發(fā)一些專用性較強的便攜式快速測量儀器。其實，除了這些通用型計量、檢測設(shè)

3、備的功能演變外，作為這些設(shè)備使用的測量元件，也可看到其功能上的配套發(fā)展。如最常用的電感測頭，配備有各式各樣的讀數(shù)單元、信號單元、各種專用模塊，以方便用戶直接選用。事實上，迄今為止，在絕大多數(shù)現(xiàn)代化汽車生產(chǎn)現(xiàn)場，所配置的檢測手段還是呈現(xiàn)“幾代同堂”的局面，如圖1-2所示。圖1-2測量技術(shù)上的進展針對凸輪軸測量儀來說，目前，我國國內(nèi)所生產(chǎn)的能夠?qū)ν馆嗇S的形位誤差參數(shù)進行綜合檢測的柔性測量系統(tǒng)很少，各個汽車發(fā)動機生產(chǎn)廠商所使用的凸輪軸柔性檢測儀主要依賴進口，如國際著名的量儀廠商，意大利MARPOSS公司歸納起來主要有以下幾類[1,13,14]：(1)圓柱狀工件多功能測量機

4、。這類測量儀以美國Adcole公司所推出的幾種高效凸輪軸綜合測量機最為典型。這個公司所推出的911型、1200型等立式多功能檢測設(shè)備不但可以測量各種凸輪軸參數(shù)，而且可以檢測汽缸、曲軸等很多汽車發(fā)動機零部件參數(shù)。(2)測量機器人型三坐標測量機。其示意圖如圖1-3所示[1]。三坐標測量機是隨著坐標機床和數(shù)控機床產(chǎn)生和發(fā)展起來的。50年代初，美國MOORE-3-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文公司在成功研制了高精度(定位精度達3μm)的No3型坐標鏜床之后，為了檢測坐標鏜床加工零件的位置精度，采用鏜床基本結(jié)構(gòu)，研制了更高精度(定位精度達0.9μm)的No3型手動坐標測量機(

5、CMM)。1952年美國PARSONS公司與麻省理工學(xué)院(MIT)合作研制了第一臺三坐標數(shù)控銑床，標志數(shù)控機床的誕生。機床數(shù)控技術(shù)從此迅速發(fā)展普及，開始應(yīng)用到坐標測量機上。70年代，在計算機技術(shù)應(yīng)用普及的推動下，使坐標測量機的性能得以進一步提高，坐標測量機開始被廣泛應(yīng)用于航空航天、國防、機械、汽車、電子等工業(yè)部門。三坐標測量機的優(yōu)越性也被愈來眾多的入所認識，但是它的專用性比較強，并且測量效率比較低。圖1-3測量機器人型三坐標測量機(3)多坐標形位誤差測量機。80年代誕生的Formtester是一種專門用于檢測形位誤差的多坐標系統(tǒng)測量機，它在三坐標機的基礎(chǔ)上增加了一個

6、半徑可調(diào)的回轉(zhuǎn)軸，這就將三坐標測量機和圓度儀的特點綜合在一起，使之在檢測形狀、位置誤差時兼?zhèn)淞烁呔?、高效率特點：Formtester“形位誤差測量機”在機械制造業(yè)中應(yīng)用以轎車發(fā)動機廠為最多，這與其突出的優(yōu)點有關(guān)，主要應(yīng)-4-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文用在計量室中。(4)全能型測量機。90年代中期，出現(xiàn)了稱為PRIMAR的全能型測量機，它是計量型三坐標測量機、Formtester測量機和齒輪檢驗機三者的有機結(jié)合，在具備的功能上和檢測水平上均已分別達到了三者的主要技術(shù)指標，而且它不但適宜用于計量部門的精測室，也適用于生產(chǎn)現(xiàn)場，但是價格比較昂貴。但是，這些柔性測量系

7、統(tǒng)在某些情況下卻表現(xiàn)出以下的不足[1,15,16]：(1)在凸輪軸的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)廠為了提高凸輪軸加工效率，盡量的降低生產(chǎn)成本，會盡量提高加工效率。為此，某些發(fā)動機生產(chǎn)廠家需要能夠?qū)δ硞€特定工序所加工的凸輪軸關(guān)鍵形位參數(shù)進行測量并且價格又低專用凸輪軸參數(shù)柔性測量儀。這些柔性檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)精密、復(fù)雜，價格也非常昂貴，對于發(fā)動機生產(chǎn)廠家而言，將這些設(shè)備用于上述參數(shù)的檢測是相當不劃算的，主要應(yīng)用在計量部門。(2)這些檢測設(shè)備的柔性非常強，一般均配置有控制計算機，其測量過程及所有的測量動作以及測量資料的處理必須預(yù)先編程。對這些設(shè)備進行編程是一件非常麻煩的工作，它要求編