具有温度自补偿功能的精密球棒标准器关键技术研究

发布时间：2024-02-14 07:15

　　球棒标准器是一种常用的一维长度标准件,它提供的标准距离为球棒两端的标准球之间的球心距。球棒标准器具有鲁棒性好、易于使用、便携性好、成本较低等优点,广泛应用于关节式坐标测量机、激光跟踪仪、机床、工业机器人的标定与测量。本文提出了一种新颖的球棒设计方法,这种设计使得球棒标准器能够在10-30℃之间保持2μm以内的相对长度变化量,实现近零热膨胀。本文具体阐述了这种球棒标准器的三维模型设计;对这类球棒标准器的热变形补偿原理进行了分析;对球棒标准器的结构进行了变形分析、模型凝练和公式推导;对处于不同温度环境下的球棒进行了热变形的有限元仿真分析;利用三坐标测量机对不同温度下的球棒进行初步长度测量实验;利用万能测长机对变温后的球棒标准器进行了进一步的长度测量实验,验证了球棒的近零热膨胀特性。在验证了球棒性能之后,将球棒的热变形测量转化为微位移测量,探究了球棒热变形的激光干涉测量法、四象限探测器测量法以及光纤同轴位移传感器测量法等全新的测量方法,并对这些测量系统及方法进行了可行性分析与实验验证。所设计的球棒标准器能够应用于关节式坐标测量机、激光跟踪仪、机床、工业机器人等高精度仪器的在线标定,降低离线标...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1典型的长度标准件实物图

合肥工业大学硕士学位论文零热膨胀性能对于在线标定和在位测量的发展具有重要的研究现状准件包括一维标准件（量块、球杆、步距规等），二维标标准件（三维球板、正四面体、正八面体等）。球棒（或者标准件，由一根低热膨胀系数的杆件和两个高精度标准球离为球棒两端标准球的球心距[6][7]。

图2.2温度补偿器爆炸视图

（b）（a）图2.1球棒结构图(a)球棒结构的爆炸图；(b)球棒结构的剖面图Figure2.1Structureoftheballbardedviewoftheballbar;(b)Sectionaldrawingof

图3.5球棒有无补偿器时在0-40℃之间的相对热膨胀值对比图

2bi11332(')AAiitiAiESSLLTRlkkEtltl以上公式，将温度从0℃变化到40℃，每隔4℃记录一次相应量bL，计算结果如表3.1所示（为了与ANSYS中的仿真结果为参考....

图3.6杨氏模量与温度的关系图

图3.6杨氏模量与温度的关系图igure3.6RelationshipbetweentheYoung'smodulusandthetempera的外文文献也能看出相同的规律，在一定范围内的温度下的弹性模量随温度的升高而减小。从微观的角度讲，随着的距离膨胀，原....

本文编号：3897935