機械工程測量方法及其技術(shù)探究

上海交通大學(xué)本科畢業(yè)論文我國商業(yè)銀行個人理財業(yè)務(wù)探討頁緒論幾何體的尺寸是表征幾何體特征的重要參數(shù)，是了解和分析幾何體的基礎(chǔ)。機械工程中幾何體(即零件)的尺寸通常包括外形尺寸(如長度，高，外徑，偏角等)和形位尺寸(如表面粗糙度，圓柱度等)。在機械工程中，幾何體的尺寸是零件的一個重要指標(biāo)，也是機構(gòu)設(shè)計、制造，安裝、調(diào)試、檢測和維修必不可少的重要參量。獲得零件的精確尺寸一直是精密機械及自動化測控中一項瓶頸技術(shù)，實際生產(chǎn)中有時零件的測量成本甚至比加工零件本身還高。所以，獲得零件的精確尺寸就成了機械工程中的重要技術(shù)，對此方面進行深入研究也極為必要。隨著科技的發(fā)展和測量技術(shù)研究的深入，各種測量技術(shù)層出不窮，本文綜述了機械工程測量的各種方法和技術(shù)，對了鰓測量技術(shù)有一定的參考價值。第二章機械工程測量分類2.1按測量發(fā)展的先進程度分類按測量發(fā)展的先進程度可以把機械工程測量分為傳統(tǒng)式測量和自動式測量。傳統(tǒng)式測量一般是指采用物理儀器直接接觸零件表面，讀取刻度獲得尺寸，或把所獲得的示數(shù)代人某一方程間接計算而得。傳統(tǒng)式測量的特點是接觸式，效率低，精度不高，人為因素影響大。但是這種測量直觀，原理簡單，在一些精度要求不高及測量者技能水平不高的場合仍廣泛使用。如車間中毛坯的測量或粗加工時的尺寸測量就可以用游標(biāo)卡尺或螺旋測微器直接測量。自動式測量一般是指測量過程中不必人為直接操作，只需啟動或停止儀器或按需要輸入某些相關(guān)數(shù)據(jù)即可得到相關(guān)尺寸。它可以是非接觸式測量，其特征是測量效率和測量精度都大為提高，人為影響因素降低，但是操作相對復(fù)雜，要求測量者有一定的專業(yè)技能?，F(xiàn)在工程上廣泛使用的自動測量裝置包括專用測量裝置，三坐標(biāo)測量機，三維測頭與循環(huán)內(nèi)檢測技術(shù)，機器人輔助測量技術(shù)。專用測量裝置一般用于在大規(guī)模生產(chǎn)條件下，將其安裝在機床上，不必停機，就可以在加工過程中自動測量零件的尺寸，并能根據(jù)測得的結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的信號，控制機床的加工過程。在自動化加工中，零件的測量一般使用三坐標(biāo)測量機。使用三坐標(biāo)測量機測量時，工件和夾具托盤等可以一起由傳送裝置運至三坐標(biāo)測量機上，然后根據(jù)預(yù)先編制好的程序(此程序一般由CAD／CAM得到)進行測量，其精度可比人工測量高十倍以上。三坐標(biāo)測量機測量的數(shù)據(jù)還可以反饋給機床進行加工誤差補償。三維測頭與循環(huán)內(nèi)檢測技術(shù)實際上就是將三坐標(biāo)測量機的三維測頭安裝在數(shù)控機床上，實現(xiàn)一個臨時的三坐標(biāo)測量機。機器人輔助測量是用機器人模擬人的動作將測量工具或傳感器送至測量位置，這種測量的機器人可以是一般的通用工業(yè)機器人。機器人輔助測量具有在線、靈活、高效等特點，可以實現(xiàn)對零件100％的測量，特別適合于自動化制造系統(tǒng)中的工序問和過程測量。2.2按測量方式分類按測量方式分類可以將機械工程測量分為接觸式測量和非接觸式測量。接觸式測量，即測量儀器接觸被測零件表面，如用游標(biāo)卡尺量取圓柱形零件的外徑．傳統(tǒng)的測量方法一般都是接觸式測量。光源照射到被測量零件后，被測量零件使光束的傳播或投影發(fā)生變化，把此變化傳送給傳感器，經(jīng)傳感器把非電量的變化轉(zhuǎn)換為電量的變化，進而獲得被測量零件的尺寸?，F(xiàn)在國內(nèi)研究得比較多的是用CCD攝像頭攝取被測量零件，然后經(jīng)過DSP或相關(guān)系統(tǒng)處理所得到的圖片而獲得零件尺寸。由于非接觸式測量不接觸零件，因而不損傷工件，同時其測量的效率和精度都比較高，人為誤差也大大降低，是測量技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。2.3按一次測量的空間范圍分類按一次測量的空間范圍分類機械工程測量可以分為三維測量和低維測量。三維測量是指在一次測量中可以測量零件笛卡爾坐標(biāo)系中的x，y，z三個方向的參數(shù)，或者說一個被測零件可以在同一個儀器上不需要翻轉(zhuǎn)或滾動即可測出三個方向的尺寸?，F(xiàn)在工程上運用比較多的是三坐標(biāo)測量機和三維測頭測量裝置。三維測量可以實現(xiàn)多方向尺寸同時測量，對于大尺寸，大重量的工件極有優(yōu)勢，但必須停機離線測量，這是其不足之處。低維測量是相對于三維測量而提出的，它是指在不翻轉(zhuǎn)或滾動被測零件時一次測量只能得到笛卡爾坐標(biāo)系中一個方向或至多兩個方向的尺寸測量．這種測量在工程上是應(yīng)用最為廣泛的。如幾乎所有的傳統(tǒng)測量，光學(xué)非接觸測量，大部分的專用測量裝置均是低維測量。低維測量雖然不能夠同時獲得三方向尺寸，但它可以實現(xiàn)在位測量，減少工件裝夾時間和避免由此而產(chǎn)生的裝夾誤差。2.4按測量的對象分類按測量的對象分類機械工程測量可分為一般對象測量和特殊對象測量。一般對象測量，顧名思義，其測量對象較為常見或較為直觀，測量歷史也比較悠久，相關(guān)技術(shù)比較成熟。如工件外形直徑的測量有傳統(tǒng)的測量方法，有自動的測量方法，還可以有非接觸的測量，可以選擇的測量儀器也多，精度容易保證。特殊對象測量則是指一些不常見的或難測量的參量的測量，或是指對被測量對象的形位尺寸的測量。如對凸輪的壓力角和對機械導(dǎo)軌運動副的滾轉(zhuǎn)角誤差的測量，它需要借助特種專用的測量設(shè)備得以實現(xiàn)．目前國內(nèi)外對機械導(dǎo)軌運動副的滾轉(zhuǎn)角誤差的測量研究還處于探索階段。國內(nèi)外的相關(guān)領(lǐng)域都對這一問題進行過研究，出現(xiàn)了以重力方向為基準(zhǔn)的電子水平儀測量，以實物位置為基準(zhǔn)的組合法測量，以準(zhǔn)直激光偏振方向為基準(zhǔn)的測量。對加工工件的表面粗糙度、圓柱度和圓跳動等形位誤差的測量也必需借助專用的測量設(shè)備．目前市場上已有相關(guān)的形位誤差測量儀。另外，國內(nèi)外相關(guān)科研機構(gòu)和部分高校正在研究的一種測量工件粗糙度等形位誤差的方法是光學(xué)非接觸測量系統(tǒng)。它首先由CCD攝像頭采集被測零件的圖像，通過二值化處理分辨出工件和攝像背景及剔除外圍誤差(如加工時飛濺到背景的鐵屑)，然后采用DSP系統(tǒng)對工件邊緣清晰化處理取得其邊緣輪廓的波峰波谷(此波峰波谷由粗加工或機床振動產(chǎn)生)，進而通過概率統(tǒng)計方法求得工件一的表面粗糙度。這種測量方法的優(yōu)點是不僅可以得到工件的粗糙度還可以測量工件的輪廓尺寸，并且可以把數(shù)據(jù)反饋給數(shù)控機床，實現(xiàn)加工控制．而且測量過程不需要人工干預(yù)，效率和精度高。第三章械工程測量的發(fā)展趨勢廣義上來講，機械工程測量早在機械化大生產(chǎn)開始之前就已經(jīng)存在。早在古代人們冶煉金屬制造金屬兵器和金屬農(nóng)具時就已經(jīng)產(chǎn)生并發(fā)展了。在19世紀(jì)中葉的工業(yè)革命后，特別是在19世紀(jì)末的機械化大生產(chǎn)之后測量技術(shù)迅速發(fā)展。經(jīng)過100多年的發(fā)展，測量技術(shù)已經(jīng)呈現(xiàn)多樣化、專用化、高效化、精確化．未來，隨著計算機技術(shù)，光電技術(shù)，通訊技術(shù)的進一步發(fā)展和結(jié)合，機械工程測量將向自動化、專用化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化和智能化方向發(fā)展。第四章結(jié)論對當(dāng)今機械工程測量技術(shù)進行比較系統(tǒng)的總結(jié)和分類，給出了一些重要測量方法的原理，優(yōu)缺點及適用范圍。毋庸質(zhì)疑，測量技術(shù)是零件質(zhì)量保證和提高生產(chǎn)率的重要手段，在機械加工中扮演著十分重要的角色，對測量技術(shù)的研究也必將是機械工程領(lǐng)域研究的一個重要部分。參考文獻[1]蔣弘．基于相位測量的外差干涉系統(tǒng)及其應(yīng)用[D]．北京：清華大學(xué)，1999．[2]柳忠堯，林德教，殷永純．高精度滾轉(zhuǎn)角干涉儀[J]．光學(xué)技術(shù)，2002，28(4)：332-334．[3]陳蕾，張思耀，郭宏．一種新的滾轉(zhuǎn)角檢測方法[J]．光電子·激光，2003，14(6)：625-628．[4]陳國華．基于CCD的非接觸式活塞外圓在位檢測系統(tǒng)．制造業(yè)自動化，2007，29(3)：52-54．[5]傅繼武，談?wù)衽d，徐旭明，等．一種利用激光干涉條紋位相進行微位移測量方法[J]．南昌大學(xué)學(xué)報：理科版，2003，27(3)：299-301．致謝走在畢業(yè)的后期?我有太多的話要跟老師和同學(xué)們說，但是欲言又止。所以我把這些話寫在了我的畢業(yè)論文謝辭里。首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師，從開學(xué)到現(xiàn)在，基本上每次遇到困難的時候都是我的指導(dǎo)老師出場的，每次這樣的時候玩的內(nèi)心總是充滿了感激，但是我從來都不說出口，現(xiàn)在在這里我要向我們指導(dǎo)員深深的謝意！謝謝你！伴我走過大學(xué)的困難。其次，感謝我的論文指導(dǎo)老師，我寫論文時，是您給我的論文傾注了大量的心血和汗水，我將永遠銘記在心，感謝一路有你們的陪伴，無論是在主題思想和信息