大型旋转工件直径在线检测系统及误差分析.pdf

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1、第8期机械设计与制造2013年8月MachineryDesign&Manufacture169大型旋转工件直径在线检测系统及误差分析陈健，谭跃刚，李亮，孙亮志(武汉理工大学，湖北武汉430070)摘要：激光三角法是一种光电检测技术，可以实现长度、距离以~L5-维形貌检测，测量系统结构简单、测量速度快、能够进行数据的实时处理。基于激光三角测距技术，提出了一种大型旋转工件直径在线测量方法及系统，给出了测量系统的组成结构，对测量系统中主要误差源进行了分类，重点针对系统误差，进行了影响测量精度的误差定量和定

2、性分析，并进行了仿真分析，为以后研究一种大型旋转工件直径自主在线测量机器人奠定了理论基础。关键词：大尺寸：激光测距；误差分析；仿真分析中图分类号：TH16；TP274+．5；TG806文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)08—0169—03ResearchonRotatingLarge-ScaleDiameterMeasurementSystemandErrorAnalysisCHENJian，TANYue-gang，LILiang，SUNLiang—zhi(WuhanUniver

3、sityofTechnology，HubeiWuhan430070，China)Abstract：Lasertriangulationmethodisaphotoelectricdetectiontechnology，whichcanachievelength，distanceandthree-dimensionalmorphologydetection，andthesystemstructureissimple，abletorealizefastmeasttrementandreal—timeda

4、taprocessing．Basedonlaserrangetechnology，ithasproposedalarge—scalerotatingworkpiecediameteron—linemeasurementsystem；introducingthestructureofthemeasuringsystemandclassifcationofthee几-rJ．Itindetailelaboratessimulationanalysisandtheerroranalysisthatafect

5、ingthemeasureprecision，whichwilllayatheoreticalfoundationfortheresearchofindependentonlinemeasurementrobot．KeyWords：LargeScale；LairMeasurement；ErrorAnalysis；SimulationAnalysis点为测量初始点。当工件转过时，Bo(XO，yo)点移动全Bl(xl，1引言y1)。根据反转法原理，将B绕工件旋转中心0，沿工作台旋转相目前国内外对中小尺寸

6、的检测技术日趋完善，近十几年来反方向转过角，即得到工件轮廓对应点B(x，Y)，这相当于矢径出现了许多测量中小尺寸零件的新方法、新仪器，这些新方法和沿顺时针方向转角到达位置。根据坐标关系，可得到新仪器已基本上能满足现代化生产的要求。但是对大尺寸的测工件轮廓坐标：量，特别是大型旋转工件(西≥500mm)的测量发展却十分缓慢。由于大型旋转工件自身的加工特点，如被测物体的体积大、重量重、㈩加工周期长、加工成本高、不能出废品，这要求测量的可靠性高，其中，旋转矩阵：而且测量只能在加工现场进行，测量条件较差，无法

7、实现在线测COS(~isin量，测量效率低。国内一般采用大型卡规进行测量，操作不便，测=量效率和精度达不到现代汽车、船舶以及国防工业高精度、高效i坤咖q咖~i]率的测量要求。B点坐标可由图1得出：激光检测技术是目前检测领域最先进、应用最广泛的检测技术之一。针对以上大型旋转工件工况特点，利用激光测距原理，梳L结合反转法和最小二乘拟合思想，提出了一种基于激光测距技术的大型旋转工件直径在线检测的方法和系统，可实现高精度、高]效率、非接触、实时性的检测。则工件轮廓坐标可表示为：2大尺寸直径测量原理及系统组成

8、测量结构原理，如图I所示。位移传感器坐标为c(o，a)。Bo嚣c~2-；r，来稿日期：2012一l0L_l4基金项目：国家自然科学基金资助项目(51075313)；中央高校基本科研业务费专项资金资助作者简介：陈健，(1988一)，硕士研究生，主要研究方向：机械工况监测与故障诊断；谭跃刚，(1959-)，博士生导师，主要研究方向：机电系统检测与控制170陈健等：大型旋转工件直径在线检测系统及误差分析第8期设E表示所有边界的点集合(∈E)，(孙Y)为工件边界点坐从而拟合得