基于表面損傷深度的無損測量系統(tǒng)研究.pdf

1、動(dòng)車組在運(yùn)行過程或定期性的級(jí)別檢修中，其零部件表面很容易出現(xiàn)刮擦劃傷情況，以轉(zhuǎn)向架上的小齒輪軸為例，當(dāng)表面損傷情況嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使得動(dòng)車組無法正常運(yùn)行。軸表面上的劃痕深度是判斷其能否繼續(xù)使用的關(guān)鍵因素，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，劃痕深度大于0.2毫米時(shí)，小齒輪軸將不能繼續(xù)使用。
　　本文首先對(duì)小齒輪軸上的損傷情況及測量要求進(jìn)行了考查與總結(jié)，利用多種方法分別對(duì)劃痕的深度進(jìn)行了初步測量與分析。接觸式測量不滿足無損測量的要求;激光相位法和脈沖法測量范圍

2、大但是測量精度低;激光干涉法滿足測量精度而對(duì)環(huán)境要求苛刻;激光三角法具有原理簡單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，滿足軸表面劃痕深度的測量要求。
　　基于激光三角法測量系統(tǒng)的原理，本文建立了斜射式和直射式兩種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)被測物體表面特征和測量要求選取了測量誤差低、結(jié)構(gòu)緊湊的直射式測量系統(tǒng)。為了保證測量過程獲得穩(wěn)定準(zhǔn)確的光學(xué)信息，對(duì)Scheimpflug條件進(jìn)行了論證。
　　利用MATLAB軟件對(duì)模型中光學(xué)元器件的參數(shù)及

3、相互之間的位置進(jìn)行優(yōu)化分析，根據(jù)模型中接收透鏡焦距、工作距離、光束夾角等參數(shù)對(duì)測量范圍、測量精度、系統(tǒng)體積的影響規(guī)律，獲得滿足實(shí)際要求(測距范圍0.05-0.5mm、測量精度高于0.02mm)的具體參數(shù):焦距f=30mm、距離H=35mm、光束夾角m=33°。依據(jù)結(jié)構(gòu)模型參數(shù)選擇了光學(xué)元器件，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)模型，搭建出測量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合理論值的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了針對(duì)動(dòng)車組小齒輪軸表面劃痕測量裝置的三維模型結(jié)構(gòu)圖。
　

4、　根據(jù)線陣CCD-TCD1501D工作原理及性能參數(shù)，設(shè)計(jì)了軟硬件驅(qū)動(dòng)程序。為了獲得可視化的測量動(dòng)態(tài)圖像信息，本文以C++作為編程語言，以MFC為框架，以Visual Studio為開發(fā)環(huán)境，編寫了基本圖像界面;基于測距模型參數(shù)對(duì)劃痕深度的算法進(jìn)行編寫;將算法輸入界面程序?qū)崿F(xiàn)了劃痕深度的實(shí)時(shí)顯示。
　　最后對(duì)系統(tǒng)中影響測量精度的主要因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，獲得了物面傾斜與測量誤差之間的關(guān)系式，并給出消除傾斜誤差的方法，為進(jìn)一步獲得更完