手持激光台阶缝隙测试仪设计

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1、分类号密级注1UDC学位论文手持激光台阶缝隙测试仪设计（题名和副标题）黄杨笃优（作者姓名）指导教师胡学海副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称仪器仪表工程提交论文日期2018.4.12论文答辩日期2018.5.10学位授予单位和日期电子科技大学2018年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。摘要摘要台阶缝隙的大小是工件加工和组装质量判定的两项重要的指标，其精度的高要求保障了工件加工和组装的质量。随着工件加工精度指标的不断提高和无损测试要求的不断提出，如何进行无损的高精度的台阶缝隙测试是一项关键的问

2、题，然而面对大量的微小台阶缝隙测试任务，传统利用卡尺和塞尺组合测试的方法已经无法满足测试需求，所以非接触式高精度便携的台阶缝隙测试仪的研发与生产具有重要意义与生产效益。本课题设计研究一款手持激光台阶缝隙测试仪，可以实现对微小台阶缝隙快速准确的测试，具有非接触、高精度、测试自动化的优点。本论文首先介绍了手持台阶缝隙测试仪的研究背景和发展近况，然后从台阶缝隙测试仪测试功能和指标需求出发，分析了常用的激光测距原理，设计了测试仪的总体设计方案，并给出了相应的硬件设计、算法设计与软件设计分析。具体的工作内容有：1.测试仪硬件模块设计。首先分析激光测距原理，通过合适的测距方法选择激光线扫描传

3、感器，然后通过对软件安装环境需求分析完成控制模块嵌入式PC的选型与硬件间接口电路的设计。最后设计采用可充电锂电池为激光线扫描传感器供电，并为锂电池设计过充过放过流电源保护电路。2.测试仪算法设计。通过分析台阶缝隙激光扫描轮廓数据，设计台阶缝隙判定与计算方法。通过对计算方法的误判和误差分析，设计倾斜校准和跳变校准。使测试仪台阶缝隙算法在理论上满足测试仪功能和精度的要求。3.测试仪软件设计。完成用户登录模块，初始化模块，系统自检模块，设置模块，数据处理模块和数据管理模块设计等软件功能模块的设计；完成嵌入式PC按键响应、串口外接按钮按键响应、和软件界面等人机交互功能设计。最后，对测试仪

4、硬件功能、软件功能以及测试仪测量精度进行测试与验证，同时给出了测试仪能够完成功能与测试精度要求的测试结果。测试仪在测试1mm~30mm的台阶标快时，测试精度最高可达0.05mm；在测试1mm~10mm的缝隙标快时，测试精度最高可达0.2mm。手持激光台阶缝隙测试仪已经通过用户验收，验收结果表明测试仪功能与指标均满足设计要求。关键词：台阶测试，缝隙测试，便携，激光测距，非接触IABSTRACTABSTRACTThesizesofthestepandgaparethetwoimportantindexesforthequalityjudgementofworkpieceprocess

5、ingandassembly.Thehighaccuracyrequirementensuresthequalityofworkpieceprocessingandassembly.Withthecontinuousimprovementofthemachiningprecisionindexandtherequirementofnon-destructivetesting,itisakeyproblemtocarryoutnon-destructivestepandgaptestingofhighprecision.However,inthefaceofalargenumber

6、ofsmallstepandgaptestingtasks,thetraditionalmethodofusingcaliperandfeelercombinedtesthasbeenunabletomeettherequirementsoftesting,sothenon-connectedtestingmethodisneeded.Thedevelopmentandproductionofun-touchtypehigh-precisionportablestepandgaptesterisofgreatsignificanceandproductionefficiency.

7、Thetopicdesignandstudyofahandheldlaserstepgaptester,canachieverapidandaccuratetestofsmallstepandgap,withnon-contact,highprecision,testautomationadvantages.Thispaperfirstintroducestheresearchbackgroundandrecentdevelopmentofthehandheldstepandga