现代三维坐标测量技术新理念大学毕设论文.docx
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现代三维坐标测量技术新理念大学毕设论文
毕业设计报告(论文)
报告(论文)题目:
现代三维坐标测量
技术新理念
作者所在系部:
机械工程系
作者所在专业:
机械设计及其自动化
作者所在班级:
作者姓名:
作者学号:
完成时间:
摘要
本篇主要介绍了三坐标测量机的发展历程,以及在此基础上新发展起来的柔性制造系统(例如关节臂式测量机)、解决了工件输送问题的龙门式测量机、结合雷达技术和激光技术的激光雷达。
重点介绍了激光跟踪仪的原理、应用及最新发展起来的室内GPS技术。
传统的三坐标测量机测量精度高,但对环境因素有较高要求。
另外,因其受导轨限制,不能对空间动态点进行跟踪测量,应用范围受到限制。
在现代制造工业中,大尺寸空间坐标测量系统获得了越来越广泛的应用。
它具有量程大、精度高、非接触、机动灵活、动态测量等优点,是传统坐标测量技术所无法取代的,对控制产品质量起到了至关重要的作用。
随着生产的发展和科学技术水平的提高,要求提供精度更高、动态性能更佳的测量系统。
因此激光跟踪测量系统应运而生。
它具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点,适合大尺寸工件配装测量。
以激光为测量手段,扩大了坐标测量的应用范围,可在车间内任意移动,真正实现自动化生产。
而室内GPS测量技术,是对多个激光跟踪仪的综合应用,可对多个测量点同时测量,全程监控。
在论文的撰述中,主要是通过充分利用网络资源及图书馆文献,对现代三坐标测量技术进行归纳和总结,最终预测现代三坐标测量的发展趋势,提出三坐标测量技术新理念。
关键词:
三坐标测量机,激光跟踪仪,iGPS,激光雷达,空间坐标测量
Abstract
ThispapermainlyintroducesthedevelopmenthistoryoftheCoordinateMeasuringMachines,andflexiblemanufacturingsystemsuchasthearticulatedarmMeasuringMachine,whichisthelatestdevelopment.Whatismore,italsoconcernstheGantryMeasuringMachineandtheLaserRadarwhichisbasedonthelasertechnologyandtheRadarTechnology.ThispaperfocusesontheprincipleoftheLaserTracker,aswellasitsapplyment.Atthelast,itmentionstheIndoorGPSTechnology.
TraditionalCoordinateMeasuringMachinescanmeasuretheworkpieceprecisly,butitrequrieshighenvironmentalfactors.Inaddition,becauseofthetestrictionsoftheguides,itcannottrackadynamicpointinthespace.So,therangeofCMMsisrestricted.
Large-Scalecoordinatemeasuringsystems(LSCMS)aredemandedmoreandmorewidelyinmodernindustry.Takingadvantageoflargemesruringzone,highaccuracy,non-contact,flexibilityanddynamicmeasurement,LSCMShavebecomesubstitutionoftraditionalCMMsinthefieldmentionedabove.Theyplayakeyroleinassuringmanufacturingquality.Withthedevelopmentofpruductionandtechnology,thereisanincreasingneedofmeasruingfacilitywithhigheraccuracyandmorepowerfuldynamicperformance.ThereforeLaserTrackerSystememerged.Itisfitforlargeworkpiecemeasuringwithfeaturesofhighprecision,higeefficiency,real-timetracking,quickinstallationandeasyoperating.Withthebaseoflaser,LaserTrackerSystemenlargedtherangeofcoordinatemeasuringandmoveintheworkshoparbitrarily,achievingautomatingmanufacture.AswellastheLaserTrackerSystem,theIndoorGlobalPositioningSystemiscomprehensiveoftheLaserTracker,whichcanmeasutingthepointsnsimultaneouslyinordertomonitortheproductingentirely.
Throwallthewritingofthepaper,Ifullyusethenetworkresourcesandthelibrarydocuments.Summarizethemordencoordinatemeasuringtechnologyandforecastthetechnology.Abovealltheresources,refinenewphilosophiesfinally..
Keywords:
CoordinateMeasuringMachine,LaserTrakerSystem,IndoorGPS,LaserRadar,Spacecoordinate
目录
摘要I
AbstractII
现代三坐标测量技术新理念1
第1章绪论1
1.1三坐标测量机对三维测量的作用1
1.2三坐标测量机的分类2
1.3三坐标测量机的发展2
1.4三坐标测量机国内外研究概况3
1.4.1国外概况3
1.4.2国内概况4
1.5研究内容4
第2章三坐标测量机及其原理5
2.1三坐标测量技术的演变5
2.2三坐标测量机的主机7
2.2.1材料8
2.2.2基座和结构8
2.2.3滚动导轨8
2.3光学标尺系统9
2.4三坐标测量机的工作原理11
2.5三坐标测量技术的应用14
2.5.1三坐标测量工艺的应用14
2.5.2CAD辅助三坐标测量技术的应用15
2.6本章小结15
第三章大尺寸坐标测量16
3.1龙门式坐标测量机16
3.2关节式坐标测量机17
3.3水平臂测量机19
3.5经纬仪测量系统19
3.6全站仪21
⑴ TCA200322
⑵ 单台应用模式22
⑶ 多台应用模式23
3.7数字近景摄影视觉测量技术23
3.8本章小结25
第四章激光跟踪测量系统的原理与构成25
4.1概述25
4.2激光跟踪测量系统的基本原理26
4.2.1系统的组成26
4.2.2系统的基本原理[19]29
4.2.3激光跟踪仪的测量精度和系统误差校准方法32
4.2.4系统的应用33
4.3激光动态跟踪测量37
4.4激光跟踪仪的新发展——便携式激光跟踪仪38
4.4.2光靶标控制点研究40
4.5便携式测量机应用43
4.6本章小结43
第五章iGPS44
5.1GPS简述44
5.2室内GPS(iGPS)46
5.2.1iGPS系统构成46
5.2.2iGPS工作原理47
5.2.3误差分析48
5.3iGPS测量系统优点49
5.4iGPS在飞机装配中应用50
5.5iGPS在飞机损坏测量中的应用52
5.6本章小结53
第六章激光雷达54
6.1激光雷达的工作原理54
6.2激光雷达的优点55
6.3激光雷达的应用56
6.3.1军事领域的重要用途56
6.3.2民用领域的广阔前景57
6.4小结59
第7章三坐标测量技术理念59
7.1三坐标测量技术的发展趋势59
7.2现代三坐标测量技术新理念60
致谢62
参考文献63
现代三坐标测量技术新理念
第1章绪论
1.1三坐标测量机对三维测量的作用
自工业化以来,尤其是国防军工的需要,要求零件的高度互换性,对尺寸、位置、形状公差的要求,推动了几何量计量的发展。
工业革命的兴起,伴随着众多制造企业的涌现和大规模生产的需要,在加工设备提高工效、自动化更强的基础上,要求计量检测手段应当高速、柔性化、通用化,而固定的、专用的或手动的工量具大大限制了大批量制造加工业的发展。
平板加高度尺加卡尺的检验模式已不适用,所有这些促成了坐标测量机行业的形成。
世界上第一台测量机是1959年由英国制造的。
现在国内外的应用已相当普遍。
三坐标测量机的出现是标志计量仪器从古典的手动方式向现代化自动测试技术过渡的一个里程碑。
三坐标测量机在下述方面对三维测量技术有重要作用:
1.解决了大尺寸部件和复杂形状表面轮廓尺寸的测量,例如汽车与飞机长度尺寸与装配精度、箱体零件的孔径与孔位、叶片与齿轮等的外轮廓尺寸检测;2.提高了三维测量的精度,目前高精度的坐标测量机的单轴精度,每米长度内可达1μm以内,三维空间精度可达1μm~2μm。
对于车间检测用的三坐标测量机,每米测量精度单轴也可达到3μm~4μm;3.由于三坐标测量机可与数控机床和加工中心配套组成生产加工线或柔性制造系统,从而促进了自动化生产线的发展;4.随着三坐标测量机的精度不断提高,自动化程度不断发展,促进了三维测量技术的进步,大大地提高了测量效率。
尤其是电子计算机的引入,不但便于数据处理,而且可以完成CNC的控制功能,可缩短测量的时间可达95%以上;
1.2三坐标测量机的分类
按照不同发展的时期,三坐标测量机的发展可分为以下几个阶段:
(1)原始测量机:
现在使用的测长机、万能工具显微镜等单一坐标或两坐标测量机,是三维坐标测量机的雏形。
(2)初期测量机:
50年代出现的自动发讯大行程测量系统,与原始测量机比较,测量效率得到极大的提高。
(3)带电传测量机:
具有自动记录、打印输出测量结果、从纸带机上读入信息的功能。
计算机数据处理测量机能自动运算处理测量数据,运算速度快、准确,自动输出测量结果。
(4)计算机控制测量机:
自动处理数据并自动控制测量过程。
(5)测量机检验线:
有多台通用测量机组成检验线,相互配合,完成复杂零件的全面检验工作。
(6)数控测量
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