容栅技术在曲面测量中的应用研究

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1、吉林大学硕士研究生学位论文原创性声明本人声明:所呈交的硕士学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:弄斤丸日期:2-,ro3年6月i8日吉林大学硕士研究生学位论文关于论文使用授权的说明本人同意学校有权保留并向国家有关部门送交学位论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。同意学校及国家有关机构有权公布论文的全

2、部或部分内容并采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。论文作者签名:子万丸r指导教师签名日期:2砂口于6,)a日期一卿;·7·/犷吉林大学硕士研究生学位论文提要我的研究生学习和论文工作是按导师宋玉泉教授提出的“科、教、产”一体化的模式进行的。“科”是指科学研究，论文的工作密切结合吉林省科技厅项目“凸、凹曲面测量仪的研制”(批准号:20000151)，而且是吉林大学超塑性与塑性研究所关于超塑性与塑性精密加工中的仪器、仪表及测量技术研究分支的组成部分;“教”是指人才培养，我在顺利通过研究生课程学习和论文开题报告之后，在导师指导下，己完成

3、论文的全部内容，进行了一轮理论联系实际，独立完成设计、研制及分析问题、解决问题能力的培养和锻炼;“产”是指结合学位论文，要对生产力的发展做出贡献。本论文“容栅技术在曲面测量中的应用研究”首先对容栅测量技术和现有曲面测量方法进行了系统的分析，进而根据我的导师宋玉泉教授的实用新型专利“便携式凸凹曲面测量仪”(专利号:ZL00268297.4)的创新思想，并在我的助导师王习文所完成的便携式凸凹曲面测量仪的基础上，改进了原有设计，提出了借用容栅技术的非球曲面测量仪方案。采用正反向螺杆代替了原专利的啮合齿轮，消除了齿轮啮合侧隙的问题，提高了

4、测量仪左右脚同步的精度;用容栅传感器和电子数显装置取代原专利的千分表，消除了人为的读数误差，采用单片机与数显表的接口相连，实现了对数据的智能采集和存储，并通过内部的固化程序直接给出所测物体表面轮廓的曲率半径。据此，研制了两套测量仪的样机，并进行了实际测量的误差分析，得出误差、张角弦长和待测工件曲率半径的关系曲面。为该产品的开发提供了良好的条件。作者签名:弄斤欠~/2003年06月18日吉林大学硕士研究生学位论文第一章绪论1.1、非球面测量方法及测量仪复杂曲面的测量一直以来都得到工业发达国家的重视，许多国家投入大量的人力、物力进行这

5、方面的研究，并已取得突破性的进展[1-411.1.1、目前曲面测量的主要方式目前三维曲面轮廓的测量方法有很多，如三座标机测量法[s1、摄影测量法[61、光栅投影测量法[81、激光扫描测量法[8-9]等，就其测量方式而言，一般分为接触式测量和非接触式测量两类。国内外广泛使用的三座标测量机大多属接触式测量，而各种光学测量方法则属非接触式测量。接触式测量具有操作直观、精度高等优点，但其测量要求有一定的测量压力(0.7-1.OmN之间)，因而难以检测易碎、易变形或不能直接接触的物体表面。非接触式测量克服了上述缺点，但测量的精度受系统分辨率

6、的限制。下面就接触式测量与非接触式测量方法对曲面测量的发展现状予以扼要评述。三维曲面的接触测量根据被测零件的几何特性，可将其分为两大类:一类零件的主要表面或被加工部位由标准体如立方体、矩形体、圆柱体、球体、锥体等构成，这类零件比较常见，如轴类、箱类等，其形状比较规范，一般只需测出其一条母线或一个型面的形状，通过对称关系或绕某一特定的轴线旋转即可得出整个曲面的形状，故易于测量且精度高;另一类零件的主要表面或加工部位由空间自山曲面构成，常见的有汽车、飞机覆盖件模具(凸、凹模)、注塑模、轮机叶片及轮船壳体的外形件模具等，其表面形状比较复

7、杂，测量比较困难，测量精度低，尤其是内曲面测量更是如此。接触式测量常用的仪器有各种表面轮廓仪(适用于小型曲面的测量，如哈尔滨量具刃具厂生成的2302型表面轮廓测量仪等)和三坐标测量机(适用于各种大、中型第一章绪论曲面的测量，如哈尔滨量具刃具厂生成的6801,6811型三坐标测量机等)。三维曲面的非接触测量主要采用光电结合的方法，由于当今光栅及计算机技术的迅猛发展，使得图像分辨与信息处理技术日趋成熟，因而高分辨率、无破坏、获取信息量大的非接触光学测量被认为是目前最有前途的三维轮廓曲面测量手段。光学曲面轮廓的测量方法从技术上而言，主要

8、可分为两类:一类称为直接三角法;另一类称为相位测量法。直接三角法轮廓测量技术包括激光逐点扫描法、光切法和新近兴起的二元编码图样投影法。这些方法都是以纯粹的三角测量原理为基础，通过出射点、投影点和成像点三者之间的几何成像关系确定物体各点高度。激光逐点