Abstract ：

管道口圆度测量是石油天然气管道对接焊的必要测量。目前使用的圆度测量仪器，按原理主要分为力学接触式与非接触式；按转动方式分为转台式与转轴式。转台式适用于小尺寸精密测量，测量技术成熟，精度高，但成本高，且无法应用于大尺寸零件与车间测量；力学接触式范围有限，无法检测大尺寸零件，测量过程中干扰因素多。国外的转轴式非接触设备虽然在性能上有所提高，但价格昂贵。 本文提出一种非接触转轴式圆度测量仪器，具有重要工程应用价值。通过对非接触测距原理分析，确定了以相位法激光测距为基础，采用电机为激光测距模块提供转动角度的圆度检测仪器开发思路。选用以PC主机串口通讯为控制核心，控制微型伺服电机与相位激光测距探头进行圆度检测系统的开发。结合石油天然气管道圆度的测量环境特点，对相位法激光测距技术进行稳定性探究，分析了环境亮度，入射角度，被测面反光度等影响因素对测量结果的影响。在此基础上，设计并制作了圆度检测仪器所需零件及外壳，完成圆度仪硬件测量系统和软件数据采集及数据处理系统的开发。 使用开发的相位式激光圆度检测系统，分别对内径1000mm与内径320mm管道进行试验测试。将仪器放置于待测管道内，通过软件控制测距探头与电机协作，自动采集测距模块到管道内壁截面各点的距离。以检测数据与转动角度绘制管道内截面轮廓曲线，对绘制成的管道内径轮廓进行偏心调整与最大错边量定位，可以将径向偏心控制在0.707mm范围内。设计多组试验验证仪器运行效果及测量精度，对比两点法圆度误差与相位法激光圆度仪测量的圆度误差。

Keyword ：

串口通讯 相位法 圆度仪 自动控制 最小二乘圆法

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本实用新型提出一种石油天然气管道对接焊口相位式激光圆度检测仪，去包括：电机模块，包括步进电机以及控制步进电机转动的步进电机控制模块；激光测距仪，包括相位式激光测距模块，以及固设在激光测距模块两端与激光测距模块结构匹配的左、右连接件；所述右连接件与所述步进电机的转动轴连接，从而带动激光测距仪转动；安装有APP的PC端，其与步进电机控制模块通讯连接；该PC端还通过滑环与相位式激光测距模块通讯连接；支架，安装在所述电机模块的下部。本实用新型的圆度仪仪器体积小，便于携带。

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机床是装备制造业的基础制造装备，主轴是机床最关键组成部件之一，其装配精度是影响机床加工质量的关键因素。机床企业在主轴新产品开发过程中更多的是基于设计师的经验及同型产品的类比设计，缺乏行之有效的精度设计分析工具，需要反复试制才能定型。为了提高机床的加工精度有必要对机床主轴装配精度进行研究。首先，本文采用小位移旋量法对回转要素特征变动进行数学描述，完成了不同误差原则下形状、位置误差的统一建模。应用齐次矩阵理论对装配零件之间的误差传递进行分析求解，提出了双支撑结构并联误差的求解方法，为分析解算主轴系统回转误差奠定了基础。其次，研究了轴承回转误差的形成机理，建立轴承装配零件之间的几何关系，完成了轴承回转误差的求解，进而完成了双支撑主轴系统回转误差的计算；在此基础上分析了轴承装配角度及轴承预紧力对回转精度的影响，并以某机床企业的精密机床主轴为例，进行了仿真分析。然后，为验证主轴回转精度求解方法，以主轴作为实验对象，通过圆度仪对主轴系统零件的形位误差进行测量，采用三点法对主轴的回转误差进行测试，应用误差分离的方法对实验数据进行处理获得主轴回转误差的实验结果，并与仿真分析结果进行对比，很好的验证了主轴回转精度求解方法的正确性和精确性。最后，为降低产品开发中对设计师经验的依赖，本文开发了一款精度分析工具。采用Matlab和VC++混合编程的方法，首先利用Matlab编程实现主轴系统特征变动、主轴回转误差的求解，将Matlab程序转化为动态链接库，然后通过VC++对动态链接库进行调用，实现人机交互。本文研究使得在设计阶段对精密机床主轴进行精度预测分析成为可能，帮助企业根据不同零件的加工成本，合理的分配零件精度，减少生产成本，同时可以缩减产品开发周期，提高市场竞争力。

Keyword ：

机床主轴精度建模误差传递小位移旋量软件开发

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轴类零件广泛的应用于各类仪器设备，其形状误差的大小直接影响了仪器设备的性能。圆度误差是评定轴类零件形状精度的重要指标，针对传统圆度误差测量方法的不足，本文分析了圆度误差在机动态检测的优点及其应用价值，并对基于误差分离的圆度误差在机检测技术进行了研究和应用。首先，论文系统地介绍了基于误差分离的圆度误差测试理论，通过对几种误差分离技术的对比分析，选择了比较适合在机测量的三点法误差分离技术进行圆度误差测量的研究，然后对三点法误差分离理论进行了详细的分析，并对影响分离结果的因素进行了理论研究。 其次，针对三点法传统仿真方法的不足，提出了比较符合实际情况的几何动态仿真方法；利用MATLAB GUI设计了针对几何动态仿真法的仿真软件，在此仿真软件上对分离结果的影响因素（谐波抑制、干扰误差传递、角度误差、周期采样点数误差）进行了仿真分析。再次，按照三点法误差分离技术测量方法的要求，选择了满足测量要求的组件，并针对测量要求设计了一个便于现场安装和调试的传感器环形保持架，构成测量系统的硬件平台；基于虚拟仪器技术，用Labview设计了测试系统的软件平台；从而完成了一套适用于高精度圆度误差在机检测系统的设计。最后，应用开发的检测系统在一普通数控车床上进行了工件的在机检测，测量时针对分离结果的影响因素，提出了一些简单实用的方法，削弱这些因素对于测试结果的影响；把测量得到的结果与圆度仪的测量结果作出对比，验证了基于误差分离的圆度误差在机检测技术的有效性和可靠性。

Keyword ：

圆度误差误差分离几何动态仿真谐波抑制测试系统

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摘 要圆度仪是目前圆度检测主要使用的仪器，但圆度仪的价格昂贵，对操作环境、条件要求严格，不适合在工作现场进行测量。而且由于其规格所限，圆度仪只能用于中小型零件圆度误差的测量，这样就使圆度仪的使用受到一定的限制。因此，本课题结合工程实际，以新兴铸管股份有限公司的DN300管件上内孔的圆度误差检测为对象，设计了一套自动检测系统。系统采用半径测量法，用最小二乘法进行圆度误差评定。设计中检测系统采用工作台移动、测头旋转的机械结构，用电传感器接触测量。通过计算各机构的速度、受力、力矩及惯性力矩等参数，选择和设计了轴承、滚珠丝杠等零件的型号和尺寸。同时为提高效率，根据载重情况设计了液压上料机构。本文设计的控制系统主要功能是读取数据采集信号并进行数据处理、控制机械系统实现检测所必需的运动、对系统几何误差补偿以提高系统的测量精度。控制系统以运动控制卡为核心，对机械系统实施位置控制，来完成测量前的准备工作；伺服系统用于驱动机构运行；采用高精度光栅尺进行位置反馈。设计中采用Borland C++Builder6.0初步编制了运动控制软件。通过对检测误差分析及现场测试，验证了检测系统无论从零件的测量精度还是测量时间都能满足设计要求。关 键 词：大型管件 内孔 圆度 检测系统 最小二乘法论文类型：应用研究

Keyword ：

大型管件 检测系统 内孔 圆度 最小二乘法

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为了提高圆度测量仪器的性能,在其控制系统的设计与开发中,采用CPLD设计逻辑控制以及数据采集电路,采用计算机进行数据采集以及控制,简化了硬件电路的设计,也便于系统的升级,大大提高了测量效率.

Keyword ：

CPLD 控制系统 圆度仪

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表面粗糙度 传递函数 频谱分析仪 谱分析法 形状误差 圆度仪

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测量精度 测头 多步法 工件圆度 检测精度 误差分离技术 圆度误差 圆度仪 最优化数学模型

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测量评定 工作原理 记录笔 微机控制 圆度仪 智能化改造 准确可靠

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放大倍数 基圆半径 记录曲线 精密测量 精密轴系 零件 偏心距 图形畸变 位移传感器 圆度仪

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