齿轮线激光三维测量仪的研制

快速获取齿轮全部齿面的三维误差信息,是表征复杂齿面质量的关键和前提。本文基于激光三角测量原理,建立了齿轮线激光三维测量模型,研制出齿轮线激光三维测量仪,可用于生产现场快速获取被测齿轮的三维齿面误差信息并进行质量评定。仪器采用立式结构,主要由基座、精密主轴、圆光栅传感器、控制系统、软件系统等部分组成。精密主轴采用密珠轴系实现高精度回转,保证了被测齿轮的高精度定位与回转。在精密主轴周向布置两个高精度线激光传感器,并根据被测齿轮参数调整其位姿状态;圆光栅实时获取精密主轴的回转角度,并触发采集器实时采集并记录被测齿轮左右齿面的几何信息。开发了齿轮线激光三维测量与评价软件,可实现齿轮齿廓偏差、齿距偏差、拓扑偏差等项目的测量与评定,能够满足5级精度齿轮的检测要求。

万米科学钻探关键机具优化措施研究

科学钻探是获取地下实物资料、认知地下结构与验证重要地质理论的有效技术手段,井下关键机具是保证钻探工程顺利实施的重要基础保障,而万米科学钻探实施过程中的井下高温、高压、长周期、大规程参数的工况与工艺要求对机具的持续稳定性提出了严峻的挑战。本文针对万米钻探工况需求,分析了钻杆柱、井下动力钻具、提速增效钻具等关键机具的结构特点和失效原因,提出了优化钻杆接头结构、设计全金属齿轮马达钻具、改进水力振荡器及射吸式扭力冲击器阀控机构、优选材质及配套表面强化技术等相应优化措施,为后续深地探测工程的实施提供技术储备。

汽车发动机检测仪检定装置校准方法

对于汽车发动机检测仪检定装置,我国尚未制定相应的检定规程或者校准规范,为确保有效地开展汽车发动机检测仪的检定工作,更需要保证汽车发动机检测仪检定装置本身的溯源可靠性。参照已有的类似校准规范,结合汽车发动机检测仪检定装置在日常检测工作中的实际应用,提出了汽车发动机检测仪检定装置的校准方法,分别针对转速、点火提前角、白金闭合角、加速时间、标准电压源、标准电流源几个参数的计量特性,提出了具体的校准方法以及对结果判定的技术要求,并结合具体试验数据对点火提前角以及标准电压源两个参数的测量结果不确定度进行了分析评定。提出的校准方法已应用于实验室汽车发动机检测仪检定装置的具体校准工作中,取得了良好的效果,为合理、准确、可靠地开展汽车发动机检测仪检定装置的溯源工作提供了技术参考。

齿轮测量技术100年——回顾与展望

全面概述了过去 1 0 0年齿轮测量技术的发展历程 ,给出了 6件标志性事情 ;着重论述了测量原理的演变、实现测量原理技术方式的发展以及测量结果的表述与利用 ;介绍了当今CNC齿轮测量中心的原理、组成和特点 ;结合 90年代以来齿轮测量技术领域中几股新潮流 。

小模数齿轮测量：现状与趋势

小模数齿轮受其几何尺寸与机械性能的影响,其测量难度远大于中模数齿轮.随着科学技术的发展,小模数齿轮的尺寸越来越小,而精度要求却越来越高,特别是微型齿轮的出现,对小模数齿轮的测量提出了新挑战.传统的测量方法中,分析式测量突破不了模数0.2mm,双啮综合测量突破不了模数0.1 mm.而单啮测量对齿轮直径有严格要求,并未得到应有的重视.传统的测量方法已经不能满足小模数齿轮的测量要求.因此,小模数齿轮测量技术已成为近几年的研究热点.小模数齿轮测量技术呈现出新的发展态势,主要表现为:基于视觉测量的齿轮并联测量技术、基于光纤测头的齿轮分析测量技术以及齿轮单面啮合测量技术.

超精密渐开线齿形的测量方法

分析了双基圆盘式渐开线测量仪的测量原理,其具有结构简单、测量过程中无测头位置引起的阿贝误差等特点。该仪器采用交叉弹簧片的铰链结构作为误差传递杠杆,其灵敏度高、无间隙。经过对仪器的主要测量误差源进行补偿后,其系统的测量不确定度(U95)<±0.5μm,测量精度可以满足1级渐开线齿形的测量要求。通过与其它渐开线齿形测量方法的比较,双基圆盘式渐开线测量仪仅在测量自动化和多功能性等方面不如CNC齿形量仪,其在测量精度与制造经济性等方面更具优势,是超精密渐开线齿形测量的理想方法。

汽车虚拟仪表实验系统设计

汽车仪表盘反映汽车各种运行参数和状态参数,基于虚拟仪器的汽车仪表盘实验台在教学和科研中具有重要意义。本文建立了汽车运行参数模型,利用虚拟仪器技术,在LabWindows/CVI开发平台上实现了汽车运行状态参数(流量、转速等)的数据采集和分析,所开发的汽车虚拟仪表盘可显示其发动机转速、汽车车速、加(减)速度、瞬时油耗/百公里油耗、超速报警和故障报警等内容。

应用机器视觉技术的齿轮测量方法

应用IMAQVision工具包在LabVIEW虚拟仪器平台上可以快速、灵活地开发齿轮测量的机器视觉系统。采用阈值分析进行图像分割、用形态学方法改进图像质量是齿轮测量的基础。采用图像分析的方法进行齿轮主要几何参数的测量 ,通过实际测试数据分析 。

20年来齿轮测量技术的发展

推动齿轮测量技术发展的力量有两股,一是齿轮产业发展对齿轮测量不断提出的新要求,二是不断进步的关联技术在齿轮测量领域的渗透。21世纪以来,这两股力量的交汇推动了齿轮测量技术的快速发展。在简要回顾20世纪齿轮精度理论和齿轮测量技术演变的基础上,提出了齿轮广义精度理论的基本要义,从齿轮全信息测量技术、面向生产现场的齿轮在线快速分选检测技术、面向特大齿轮和微小齿轮的极端测量技术、高精度齿轮样板及量值传递等多个方面系统归纳了20年来齿轮测量技术的新发展。齿轮精密测量肇始至今已历经百多年,目前处在第三代齿轮测量向下一代齿轮测量跨越的关键阶段。提出了下一代齿轮测量的整体技术构想,列出为实现下一代齿轮测量必须攻克的基础理论和关键技术问题,展望了未来10年齿轮测量的研究重点和科学问题。

广义极坐标法测量渐开线轮廓误差的研究

提出了测量渐开线轮廓误差的广义极坐标方法 ,导出了测量模型 ,以此为纽带将展成法与标准极坐标法统一起来 ;给出了基于简易数控实现该方法的测量原理、测量控制策略以及在法向评定轮廓误差的算式 ;最后介绍了实测结果。

大型齿轮的特点及在机测量

针对大型齿轮的特点,综述了其高精度测量的难点.在分析国内外大型齿轮测量技术及量仪发展现状的基础上,阐明了大型齿轮在机测量方法的优越性和实施大型齿轮在机测量方法的基本出发点和立足点.

双球渐开线样板的理论分析和应用

为确保齿轮测量仪器的高精度校准,国际标准ISO/TR 10064-5:2005推荐了新型的双球渐开线样板。该样板采用高精度球体的部分圆弧代替渐开线,通过误差补偿,获得高精度渐开线以实现渐开线溯源。研究了该样板相关的理论问题,为双球样板设计与应用提供了理论基础。针对数控齿轮测量仪器常釆用的电子展成法,分析并给出了理想安装条件下和存在安装误差时双球渐开线样板的原理误差及其计算公式;根据最优圆弧思想,使用最小二乘法推导出双球中心距的优化公式;最后给出了原理误差的补偿方法。基于上述基本理论,开发了双球样板设计软件并研制了一块模数为2.268 1mm、齿数为40、压力角为20°的双球渐开线样板。

齿轮三维测量中线激光传感器位姿标定方法

在齿轮三维测量中,传感器位姿标定的结果直接影响测量结果的准确性。本文提出了一种基于特征标准件的线激光传感器位姿标定方法,并设计了一款具有一定几何特征的标准件。该方法解耦了传感器与仪器之间的位姿关系,通过运动过程中传感器与标准件的几何关系计算传感器的三个姿态角并调整至标定零位,然后通过多次偏置求等区域均值的方法依次计算传感器3个位置量的偏置距离。在齿轮测量中心上进行验证实验,多次标定后被测齿轮的齿廓偏差动态测量重复性为3.94μm,评价标准差小于0.3μm,且评价结果与传统接触式测量结果的趋势一致。结果表明,基于特征标准件的线激光传感器位姿标定方法使得齿轮三维测量具有较好的测量重复性与准确性。

基于机器视觉的齿轮测量虚拟仪器

用机器视觉技术构建齿轮测量的虚拟仪器,能够充分利用计算机在数据库和网络等方面的巨大优势,对齿轮进行快速、准确的在线测量。在LabVIEW虚拟仪器平台上开发的齿轮测量系统,使用IMAQVision的图像分析、图像处理和几何量测量等各种函数进行齿轮测量;使用SignalProcessingToolset的二维小波变换功能提高齿轮测量的质量和整个测试系统的效率。

齿轮测量仪器的动态设计方法及其应用

为了解决目前齿轮量仪中由于动态性能不足而严重影响测量结果的稳定性、可靠性和精确性的问题,对齿轮测量仪器的动态设计方法展开研究,提出利用有限元分析与实验模态分析技术相结合的动态设计方法。首先,研究了动态分析的理论基础、有限元分析的基本步骤和实验模态分析的基本原理;接着,以某齿轮快速检测仪为例,对其进行了有限元分析与实验模态分析;然后,在该齿轮快速检测仪上进行测量实验,即采用不同精度的齿轮,在不同的速度下进行测试;最后,分析了测量实验中存在振动扰动以及测量过程中振动的变化情况。实验结果表明,有限元分析法可以在设计阶段有效的提高仪器的动态性能,从根本上提高仪器的动态性能指标。实验模态分析方法可以在仪器制造以后准确的获得仪器的实际动态性能指标,可以有效地进行最佳工作转速选择,进一步提升仪器的使用性能。通过测量实验,验证了有限元分析和实验模态分析的正确,为齿轮提高齿轮量仪的动态精度提供了一种方法,为量仪的合理使用提供了一条确实可行的途径。

双盘式渐开线测量仪数据采集与控制系统的研制

在齿轮若干精度指标的测试中,渐开线圆柱齿轮的齿形检验是一个难度较大的测试技术问题。对于1级精度(GB/ T10095.1-2001)圆柱齿轮渐开线齿形的测量,目前的测量仪器并不成熟。双盘式渐开线测量仪测量过程完全符合渐开线展成原理,具有结构简单,测量误差源少等特点,它的关键零部件均由超精加工制作。文中介绍了双盘式渐开线测量仪及其数据采集系统的研制,通过对主要误差源进行补偿后,双盘式渐开线测量仪可用于1级渐开线圆柱齿轮齿形的测量。

微小齿轮整体误差精密测量新技术

提出一种差动式啮合滚动点扫描微小齿轮测量新技术。即在测量时采用双向传动测量方式,同时被测微小齿轮和精密测量元件仍然必须保持单面啮合滚动,但是允许被测微小齿轮的圆周位置值可以相对于轴系圆光栅的圆周位置值有差值地变动。检测出该相对角位移差值(即"差动测量"),经数据处理后,得到微小齿轮的整体误差,最终实现批量微小齿轮单项几何精度和综合传动精度的测量。

应用IMAQ Vision的齿轮测量技术

应用IMAQVision将机器视觉技术和虚拟仪器技术相结合,可以快速、准确地进行齿轮在线测量。介绍了基于IMAQVision,应用图像直方图分析和LUT变换、几何变换、边缘检测、亚像素精度、模式匹配等图像处理技术的齿轮几何参数测量方法,分析了其中主要IMAQVision函数的算法。在LabVIEW平台上开发了实用的齿轮测量机器视觉系统。

齿轮整体误差测量系统的重构

Windows操作系统已得到普遍使用,而目前我国齿轮整体误差测量仪的软件操作环境仍为DOS平台,已不适应时代的发展。本文针对此,以CZ-450齿轮整体误差测量仪为例分析了该类仪器的测量原理,提出了仪器由DOS向Windows操作平台升级的系统硬件构建方案、实现方式和测量软件的更新目标及开发架构。

新型汽车主锥全自动拧紧机控制系统设计

针对国内已有汽车主锥总成拧紧自动化设备工作不可靠和效率低的现状，研制了一种新型全自动拧紧机。该机器在本体结构设计、力矩参数测量、对孔检测、控制系统设计等方面采用了一系列的新方法，实践证明完全满足工程的需要。