大尺寸內(nèi)徑自動(dòng)測(cè)量機(jī)器人的研制.pdf

1、在大型軸孔類工件的裝配過程中，工件的幾何尺寸和配合公差的高精度測(cè)量，是保證整套工件質(zhì)量和性能的關(guān)鍵因素。長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)大尺寸軸徑的幾何量測(cè)量進(jìn)行了大量研究，出現(xiàn)多種測(cè)量方法和測(cè)量系統(tǒng)，本文通過比較和綜合各種方法，研制出一種通用型的激光非接觸式大尺寸內(nèi)徑自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。本文采用激光非接觸式測(cè)量方式，實(shí)現(xiàn)了快速、無損、高精度測(cè)量；結(jié)合管道機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軸向自動(dòng)行走、高精度同軸定位、快速掃描測(cè)量；采用了無線通信方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高靈活

2、性、高便攜式的可靠自動(dòng)運(yùn)行。系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)獲取管道內(nèi)徑的相關(guān)數(shù)據(jù)，而且能快速生成管道內(nèi)徑的評(píng)估參數(shù)。其精度能夠滿足工藝要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離無線測(cè)量，是一種高精度，高自由度，高靈活性的通用管道大尺寸內(nèi)徑測(cè)量系統(tǒng)。
　　 本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了國(guó)內(nèi)外大尺寸內(nèi)徑測(cè)量方法、管道在線檢測(cè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀，通過比較各種方法和機(jī)器人裝置，闡述了本文的研究方法和內(nèi)容。⑵研制了一種能夠在大型軸孔類被測(cè)對(duì)象中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行的激光非接觸

3、式大尺寸輪式測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了高精度激光傳感器實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)幾何量的提取。系統(tǒng)本體包括輪式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；精密自動(dòng)定心機(jī)構(gòu)；軸向?qū)ΨQ雙傳感器掃描機(jī)構(gòu)以及精密主軸。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了快速平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)及可靠定心，高精度數(shù)據(jù)采集。⑶設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種實(shí)時(shí)可靠的測(cè)量機(jī)器人控制系統(tǒng)，集成了傳感器掃描系統(tǒng)、無線通訊模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制等功能。利用DSP平臺(tái)和C程序語言開發(fā)了系統(tǒng)的硬件控制平臺(tái)以及軟件程序和人機(jī)界面。人機(jī)界而采用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)人性化的界面和可靠性的數(shù)據(jù)處

4、理。⑷采用ZigBee無線通訊方式，避免了采集數(shù)據(jù)過程中拖線和繞線的影響。通過選擇一款高性能的無線模塊，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)高可靠性的無線數(shù)據(jù)通信，借助ZigBee協(xié)議棧和C程序開發(fā)語言簡(jiǎn)化了無線通訊的軟件實(shí)現(xiàn)，其中包括：溫度采集模塊的軟件實(shí)現(xiàn)和無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖?shí)現(xiàn)。⑸利用研制成功的測(cè)量系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)室相關(guān)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，其中包括機(jī)構(gòu)偏心實(shí)驗(yàn)，機(jī)構(gòu)爬坡實(shí)驗(yàn)，機(jī)構(gòu)重復(fù)性和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，機(jī)構(gòu)與FARO激光跟蹤儀對(duì)比實(shí)驗(yàn)等。最終，利用本測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)