关键词：凸轮轴测量;;Visual C++;;MATLAB
摘 要：测量技术是当今衡量一个国家制造业发展程度的重要指标,在测量技术中三坐标测量最为重要,尤其是在自动化、一体化方向有着无限的开发潜力。在现代化工业时代,凸轮轴是许多机械设备运转的关键,包括航天器发动机,轮船发动机,机床核心部件等。我们经常能够见到应用最为普遍的就是汽车发动机凸轮轴,它的精度直接决定发动机运转速度和寿命长短,而凸轮轴的加工质量又是最为关键的。我国在三坐标测量方面还处于精度不高,自动化程度低等的缺点。所以为此本课题设计开发一套基于柱坐标的汽车发动机凸轮轴测量机,用于测量凸轮轴的误差。通过阅读大量参考文献并根据现实条件,文章主要包括以下几个方面:(1)了解凸轮轴发展历史和测量手段,知道如何制造、如何生产以及如何测量凸轮轴误差,了解数据处理的过程,对先进自动检测系统中采用的测量方案和控制方案进行详细的论证研究,分析测量机设备的优缺点。(2)通过对现有的凸轮轴外形尺寸的分析和论证,建立凸轮几何模型,确定基于柱坐标测量方法,再根据发动机凸轮轴机械结构,选择可靠且高精度的测量方案。(3)设计测量台的机械结构包括测微装置、定位装置,设计测量机的控制系统硬件,包括步进电机、运动控制卡、数据采集卡、限位开关、编码器、直线光栅,控制柜的布局,电器控制系统的电路图和各个重要元器件的接口。(4)根据测量系统的硬件,测量方案以及测量模型的基础上,基于Visual C++开发凸轮轴自动测量机的软件控制系统,并对其软件架构和功能进行封装,对运动控制方案及主界面的设计进行了说明。以计算机为上位机,Visual C++作为开发软件,运动控制卡和数据采集卡功能相辅,这样数据的采集与反馈能够形成闭环控制,有利于提高控制精度。对测量系统软件的功能及开发过程做了介绍,主界面功能区分,数据处理及可视化。根据产品需求做出一键启动,数据自动备份等的傻瓜操作模块程序,将程序进行封装。(5)读取数据通过MATLAB编程进行数据三次样条插值,与初始设计数据对比拟合曲线,计算系统误差和偏心距误差,对误差进行分析和补偿,生成误差图像。本文完成了基于柱坐标的凸轮轴测量机实验台搭建,并实现全自动检测,设计了一整套测量方案,制定工作流程图,编写且封装控制程序和数据处理的工作。
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