二维数字化截面轮廓测量仪研究

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1、硕士学位论文（工程硕士）二维数字化截面轮廓测量仪研究RESEARCHONTWO-DIMENSIONALDIGITALPROFILEMEASURINGINSTRUMENT幺政哈尔滨工业大学2018年3月国内图书分类号：TH721学校代码：10213国际图书分类号：681密级：公开硕士学位论文(工程硕士)二维数字化截面轮廓测量仪研究硕士研究生：幺政导师：陈希军副研究员申请学位：工程硕士学科：控制工程所在单位：航天万源实业有限公司答辩日期：2018年3月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TH721U.D.

2、C.：681DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTWO-DIMENSIONALDIGITALPROFILEMEASURINGINSTRUMENTCandidate：YaoZhengSupervisor：AssociateProf.ChenXiJunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlEngineeringAffiliation：AerospaceWanyuanIndus

3、trialCo.,Ltd.DateofOralDefence：March，2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology：哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要近些年来，随着制造业的快速发展，对工件的轮廓进行自动化的柔性测量技术需求越来越大。为了更好测量、评定工件表面的形貌特点，本文通过探究二坐标测量仪的工作方式和工作原理，对可测量二维截面轮廓的设备进行了的研究开发。主要研究内容如下：（1）测量仪系统设计。首先，我们分析坐标测量仪的测量原理、进行二维测量

4、仪机械结构的设计，同时开发电控系统、编写了软件程序、分析了其理论精度，完成了样机的设计与制作。（2）曲面自适应测量研究。通过分解复合表面，获取被测面上测量路径的规划、边界条件以及子面片间测量的次序，实现了测量仪自动、指导式测量。然后对被测实物的探测跨距进行自适应调节，并对测量误差进行评价，使被测实物曲率的测量精度满足阈值要求。并且优化了实物上采样点的分布随被测件的曲率变化，减小了测量时间。除此之外，我们还结合了非均匀B样条曲线曲率连续算法，对待测点坐标进行预测，同时获取探测矢量数据，进一步保障测量精度。（3）测量仪精度研究。

5、建立测量仪数学模型，分析影响测量仪精度的误差源，找出提高测量精度和减小误差的方法措施。提出测量精度提升的方法：利用二坐标测量机测量仪和高精度数显千分尺的测试比较，创建误差补偿表，以此矫正测量到的信息；通过对粗大差与随机误差进行软件滤波法，本文采用卡尔曼滤波和限幅滤波相结合的方法。对测量环节中粗大误差引发的噪声和随机误差引发小振幅随机扰动进行了处理。结果表明采用此方法能够去除相应的噪声，使得数据更加准确。通过实验方法来对测量仪误差进行评定来确定设计二坐标测量仪是否能够达到设计要求。测试结果表明，通过对测量误差的分析处理，可有效

6、地提高系统的测量精度，达到了设计要求。关键词：截面轮廓测量；自适应测量；软件滤波；路径规划；误差补偿-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractRecently,withtherapiddevelopmentofmanufacturingindustry,thedemandforautomatic2-dflexiblemappingandmeasurementtoworkpiecesisgettingbiggerandbigger.Fortheconvenienceofmeasurementandevaluation

7、oftheworkpiecesurfacetopographycharacteristics,basedonthethree-coordinatemeasuringinstrumentworkwayandtheprincipleoftheexploration,developedtomeasurethetwo-dimensionalcrosssectioncontourofequipment,concreteresearchcontentisasfollows:(1)Measuringsystemdesign.Firstly

8、,weanalysistheprecisionmeasuringprinciple,andcompletethedesigningof2-dmeasuringinstrument.Meanwhile,weexploitelectricdominatesystemandprogramthes