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盘形凸轮机构是机械工程中常用机构,其运动精度通常体现在凸轮的轮廓曲面的设计和加工上。本文对盘形凸轮机构及凸轮廓线检测的研究现状进行了详细了解,并对现有的检测方法进行了分析比较。在接触式测量方法的基础上,提出了一种测头做驱动运动的测量方法,在较小的测量值范围内由电感测头直接测量,超出一定量值则由测头驱动滑座运动来实现,确保测头与凸轮廓线之间的接触力基本保持在较小的范围内,从而提高系统测量精度。 本文的主要工作内容如下: (1)以盘形凸轮廓线的设计理论为基础,分别对机械系统、运动控制系统和测量系统进行了方案设计。 (2)在方案设计的基础上,构建了测量机的机械系统和运动控制系统,选取了必要的驱动元件、控制元件及测量元件。结合所选电感测头的特性,构建了测头驱动装置。选用Visual Basic6.0进行编程,实现了回转轴和电感测头驱动的运动控制,以及相应的数据采集工作。 (3)采用MATLAB软件编写程序对采集到的数据进行数据处理。采用多次测量求平均值的方法来读取数据;采用弦高差法和二次抛物线插值法来剔除误差点;采用最高点法来确定角度零位;建立数学模型由测量基准计算出设计基准;采用最小二乘拟合圆法确定基圆半径;采用微分求导、最小二乘拟合和延拓法进行分段曲线拟合。本文选用的数据处理方法有效减小了测量误差,提高了测量精度。 (4)根据系统的方案进行实验验证,以一个设计参数已知的自制偏心圆为对象进行测量分析。结果表明,本文提出的测量方法和数据处理方法拟合出的轮廓比较理想,获得的测量数据能正确反映凸轮廓线的真实情况。 本论文旨在解决接触式测量方法中测头受力不均匀的问题,而本文提出的测头做驱动运动的测量方法能够解决这一问题,为同类接触式的测量问题提供了理论基础。