大尺寸內(nèi)徑自動測量機器人的研制.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量，是保證整套工件質(zhì)量和性能的關鍵因素。長期以來，國內(nèi)外學者對大尺寸軸徑的幾何量測量進行了大量研究，出現(xiàn)多種測量方法和測量系統(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)徑自動測量系統(tǒng)。本文采用激光非接觸式測量方式，實現(xiàn)了快速、無損、高精度測量；結(jié)合管道機器人技術，實現(xiàn)系統(tǒng)軸向自動行走、高精度同軸定位、快速掃描測量；采用了無線通信方式，實現(xiàn)系統(tǒng)高靈活

2、性、高便攜式的可靠自動運行。系統(tǒng)不僅能實時獲取管道內(nèi)徑的相關數(shù)據(jù)，而且能快速生成管道內(nèi)徑的評估參數(shù)。其精度能夠滿足工藝要求，結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)長距離無線測量，是一種高精度，高自由度，高靈活性的通用管道大尺寸內(nèi)徑測量系統(tǒng)。
　　 本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了國內(nèi)外大尺寸內(nèi)徑測量方法、管道在線檢測機器人的研究現(xiàn)狀，通過比較各種方法和機器人裝置，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對象中實現(xiàn)自動運行的激光非接觸

3、式大尺寸輪式測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了高精度激光傳感器實現(xiàn)孔內(nèi)幾何量的提取。系統(tǒng)本體包括輪式驅(qū)動機構(gòu)；精密自動定心機構(gòu)；軸向?qū)ΨQ雙傳感器掃描機構(gòu)以及精密主軸。系統(tǒng)實現(xiàn)了快速平穩(wěn)運動及可靠定心，高精度數(shù)據(jù)采集。⑶設計實現(xiàn)了一種實時可靠的測量機器人控制系統(tǒng)，集成了傳感器掃描系統(tǒng)、無線通訊模塊、電機驅(qū)動控制等功能。利用DSP平臺和C程序語言開發(fā)了系統(tǒng)的硬件控制平臺以及軟件程序和人機界面。人機界而采用模塊化設計，實現(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)語言簡化了無線通訊的軟件實現(xiàn)，其中包括：溫度采集模塊的軟件實現(xiàn)和無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖崿F(xiàn)。⑸利用研制成功的測量系統(tǒng)和實驗室相關實驗條件進行了一系列實驗，其中包括機構(gòu)偏心實驗，機構(gòu)爬坡實驗，機構(gòu)重復性和穩(wěn)定性實驗，機構(gòu)與FARO激光跟蹤儀對比實驗等。最終，利用本測量系統(tǒng)進