机械工程测量方法及其技术探究

上海交通大学本科毕业论文我国商业银行个人理财业务探讨页绪论几何体的尺寸是表征几何体特征的重要参数，是了解和分析几何体的基础。机械工程中几何体(即零件)的尺寸通常包括外形尺寸(如长度，高，外径，偏角等)和形位尺寸(如表面粗糙度，圆柱度等)。在机械工程中，几何体的尺寸是零件的一个重要指标，也是机构设计、制造，安装、调试、检测和维修必不可少的重要参量。获得零件的精确尺寸一直是精密机械及自动化测控中一项瓶颈技术，实际生产中有时零件的测量成本甚至比加工零件本身还高。所以，获得零件的精确尺寸就成了机械工程中的重要技术，对此方面进行深入研究也极为必要。随着科技的发展和测量技术研究的深入，各种测量技术层出不穷，本文综述了机械工程测量的各种方法和技术，对了鳃测量技术有一定的参考价值。第二章机械工程测量分类2.1按测量发展的先进程度分类按测量发展的先进程度可以把机械工程测量分为传统式测量和自动式测量。传统式测量一般是指采用物理仪器直接接触零件表面，读取刻度获得尺寸，或把所获得的示数代人某一方程间接计算而得。传统式测量的特点是接触式，效率低，精度不高，人为因素影响大。但是这种测量直观，原理简单，在一些精度要求不高及测量者技能水平不高的场合仍广泛使用。如车间中毛坯的测量或粗加工时的尺寸测量就可以用游标卡尺或螺旋测微器直接测量。自动式测量一般是指测量过程中不必人为直接操作，只需启动或停止仪器或按需要输入某些相关数据即可得到相关尺寸。它可以是非接触式测量，其特征是测量效率和测量精度都大为提高，人为影响因素降低，但是操作相对复杂，要求测量者有一定的专业技能。现在工程上广泛使用的自动测量装置包括专用测量装置，三坐标测量机，三维测头与循环内检测技术，机器人辅助测量技术。专用测量装置一般用于在大规模生产条件下，将其安装在机床上，不必停机，就可以在加工过程中自动测量零件的尺寸，并能根据测得的结果发出相应的信号，控制机床的加工过程。在自动化加工中，零件的测量一般使用三坐标测量机。使用三坐标测量机测量时，工件和夹具托盘等可以一起由传送装置运至三坐标测量机上，然后根据预先编制好的程序(此程序一般由CAD／CAM得到)进行测量，其精度可比人工测量高十倍以上。三坐标测量机测量的数据还可以反馈给机床进行加工误差补偿。三维测头与循环内检测技术实际上就是将三坐标测量机的三维测头安装在数控机床上，实现一个临时的三坐标测量机。机器人辅助测量是用机器人模拟人的动作将测量工具或传感器送至测量位置，这种测量的机器人可以是一般的通用工业机器人。机器人辅助测量具有在线、灵活、高效等特点，可以实现对零件100％的测量，特别适合于自动化制造系统中的工序问和过程测量。2.2按测量方式分类按测量方式分类可以将机械工程测量分为接触式测量和非接触式测量。接触式测量，即测量仪器接触被测零件表面，如用游标卡尺量取圆柱形零件的外径．传统的测量方法一般都是接触式测量。光源照射到被测量零件后，被测量零件使光束的传播或投影发生变化，把此变化传送给传感器，经传感器把非电量的变化转换为电量的变化，进而获得被测量零件的尺寸。现在国内研究得比较多的是用CCD摄像头摄取被测量零件，然后经过DSP或相关系统处理所得到的图片而获得零件尺寸。由于非接触式测量不接触零件，因而不损伤工件，同时其测量的效率和精度都比较高，人为误差也大大降低，是测量技术的一个重要发展方向。2.3按一次测量的空间范围分类按一次测量的空间范围分类机械工程测量可以分为三维测量和低维测量。三维测量是指在一次测量中可以测量零件笛卡尔坐标系中的x，y，z三个方向的参数，或者说一个被测零件可以在同一个仪器上不需要翻转或滚动即可测出三个方向的尺寸。现在工程上运用比较多的是三坐标测量机和三维测头测量装置。三维测量可以实现多方向尺寸同时测量，对于大尺寸，大重量的工件极有优势，但必须停机离线测量，这是其不足之处。低维测量是相对于三维测量而提出的，它是指在不翻转或滚动被测零件时一次测量只能得到笛卡尔坐标系中一个方向或至多两个方向的尺寸测量．这种测量在工程上是应用最为广泛的。如几乎所有的传统测量，光学非接触测量，大部分的专用测量装置均是低维测量。低维测量虽然不能够同时获得三方向尺寸，但它可以实现在位测量，减少工件装夹时间和避免由此而产生的装夹误差。2.4按测量的对象分类按测量的对象分类机械工程测量可分为一般对象测量和特殊对象测量。一般对象测量，顾名思义，其测量对象较为常见或较为直观，测量历史也比较悠久，相关技术比较成熟。如工件外形直径的测量有传统的测量方法，有自动的测量方法，还可以有非接触的测量，可以选择的测量仪器也多，精度容易保证。特殊对象测量则是指一些不常见的或难测量的参量的测量，或是指对被测量对象的形位尺寸的测量。如对凸轮的压力角和对机械导轨运动副的滚转角误差的测量，它需要借助特种专用的测量设备得以实现．目前国内外对机械导轨运动副的滚转角误差的测量研究还处于探索阶段。国内外的相关领域都对这一问题进行过研究，出现了以重力方向为基准的电子水平仪测量，以实物位置为基准的组合法测量，以准直激光偏振方向为基准的测量。对加工工件的表面粗糙度、圆柱度和圆跳动等形位误差的测量也必需借助专用的测量设备．目前市场上已有相关的形位误差测量仪。另外，国内外相关科研机构和部分高校正在研究的一种测量工件粗糙度等形位误差的方法是光学非接触测量系统。它首先由CCD摄像头采集被测零件的图像，通过二值化处理分辨出工件和摄像背景及剔除外围误差(如加工时飞溅到背景的铁屑)，然后采用DSP系统对工件边缘清晰化处理取得其边缘轮廓的波峰波谷(此波峰波谷由粗加工或机床振动产生)，进而通过概率统计方法求得工件一的表面粗糙度。这种测量方法的优点是不仅可以得到工件的粗糙度还可以测量工件的轮廓尺寸，并且可以把数据反馈给数控机床，实现加工控制．而且测量过程不需要人工干预，效率和精度高。第三章械工程测量的发展趋势广义上来讲，机械工程测量早在机械化大生产开始之前就已经存在。早在古代人们冶炼金属制造金属兵器和金属农具时就已经产生并发展了。在19世纪中叶的工业革命后，特别是在19世纪末的机械化大生产之后测量技术迅速发展。经过100多年的发展，测量技术已经呈现多样化、专用化、高效化、精确化．未来，随着计算机技术，光电技术，通讯技术的进一步发展和结合，机械工程测量将向自动化、专用化、网络化、集成化和智能化方向发展。第四章结论对当今机械工程测量技术进行比较系统的总结和分类，给出了一些重要测量方法的原理，优缺点及适用范围。毋庸质疑，测量技术是零件质量保证和提高生产率的重要手段，在机械加工中扮演着十分重要的角色，对测量技术的研究也必将是机械工程领域研究的一个重要部分。参考文献[1]蒋弘．基于相位测量的外差干涉系统及其应用[D]．北京：清华大学，1999．[2]柳忠尧，林德教，殷永纯．高精度滚转角干涉仪[J]．光学技术，2002，28(4)：332-334．[3]陈蕾，张思耀，郭宏．一种新的滚转角检测方法[J]．光电子·激光，2003，14(6)：625-628．[4]陈国华．基于CCD的非接触式活塞外圆在位检测系统．制造业自动化，2007，29(3)：52-54．[5]傅继武，谈振兴，徐旭明，等．一种利用激光干涉条纹位相进行微位移测量方法[J]．南昌大学学报：理科版，2003，27(3)：299-301．致谢走在毕业的后期¸我有太多的话要跟老师和同学们说，但是欲言又止。所以我把这些话写在了我的毕业论文谢辞里。首先，我要感谢我的指导老师，从开学到现在，基本上每次遇到困难的时候都是我的指导老师出场的，每次这样的时候玩的内心总是充满了感激，但是我从来都不说出口，现在在这里我要向我们指导员深深的谢意！谢谢你！伴我走过大学的困难。其次，感谢我的论文指导老师，我写论文时，是您给我的论文倾注了大量的心血和汗水，我将永远铭记在心，感谢一路有你们的陪伴，无论是在主题思想和信息