毕业论文大尺寸工件直径光电检测控制系统设计word文档（定稿）

激光检测技术由于其本身具有优势，正在逐步深入通信信息处理制造业等国民经济各个行业。

伴随着激光技术精密机械技术微电子技术和计算机处理技术飞速进步，基于激光检测技术光电测试设备也得到了快速发展和广泛地应用，越来越受到世界各国青睐。

大尺寸直径检测国内外现状这些年来，人们研究出了许多针对中小尺寸零件直径检测测量方法，并目录摘要ⅠⅡ绪论选题背景大尺寸直径检测国内外现状光电检测技术研究现状及发展趋势光电检测技术研究现状光电检测技术发展趋势论文课题来源研究目及意义课题来源研究目及意义本文主攻方向主要内容及主要技术指标本文主攻方向本文主要内容系统主要技术指标光电检测系统基础理论各种光电检测技术光电检测系统原理光电检测系统概念与结构光电探测器原理总体方案设计总体设计思想及原理光电检测系统总体组成及各部分作用系统基本功能特点系统检测原理工件外径与内径检测原理圆度误差检测原理光电检测系统及原理激光三角法位移检测技术工作原理位移测量系统设计光栅位移检测技术激光测头电学控制系统电学系统框图前置处理电路转换电路计算机控制与数据处理系统设计计算机硬件选择计算机软件设计误差分析系统直径检测主要误差来源及分析系统圆度检测误差来源与分析误差分析结论结论参考文献致谢绪论选题背景测量是人类认识客观事物本质基本手段之，通过测量能使人们对事物作出量化描述，获得定量概念并发现总结出事物规律性。

测量，在人类生产和生活各个领域中都具有举足轻重地位，它是促进科学技术发展重要环节之，伴随着科学技术不断进步，测量技术也随之得到了迅速发展。

测量为现代科学技术发展提供了精确依据，所以说没有测量也就没有现代科学。

随着科学技术飞速发展和现代机械加工行业不断深化，许多大型机器设备都在向着精密化集成化和自动化等方向发展，这是发展必然结果，而这就导致这些设备中所需大型零部件加工要求及难度也在不断增加。

测量作为保证零部件尺寸精度重要环节之，其检测过程会对加工质量及周期产生重要影响。

传统测量方法具有很大局限性，特别是近些年来，随着精密制造技术不断提高，各种材料和形状精密零件大量出现，传统测量方法已经跟不上当代精密加工行业不断发展步伐，严重影响了生产产品安全质量以及企业经济获益。

随着科学技术迅速发展以及精密加工迫切需求，各种各样精密加工方法陆续兴起，人们对精密测量技术要求也在不断提高，所以世界各先进国家都投入了大量人力物力对精密测量技术进行更深入研究。

从根本上来说，精密测量技术必须比精密加工技术更加先进才行，只有这样才符合人们对产品加工精度不断提高需求，而测量技术又对精密加工起到了不可或缺作用。

当前，高精度高速度非接触光电检测技术已经成为现代测量技术中最重要最尖端应用范围最广泛组成部分之，而以红外激光等为探测器光电检测技术在国民经济各个行业中发挥着越来越重要作用。

光电检测技术测量精度高速度快，而且系统自动化程度很高，所以它在很多生产和生活领域中得到了非常普遍应用，发展也十分迅猛。

光电检测技术结合了光学技术和现代电子学技术，它被广泛地应用到工农业生产精密医学仪器军事兵器和空间科学等领域中。

现在，国际上每年都会涌现出大批适用于各个领域各种场合具有各种功能光电检测仪表仪器产品，多数都是基于光电测量原理对各种工件圆度误差和尺寸等要素进行测量。

激光检测技术是当前光电检测技术领域中测量方法最先进应用也最普遍检测技术之。

把激光技术用在测量工作上，最主要原因是由于激光具有高亮度性高方向性高单色性和高相干性等突出优点。

基于激光多种良好特性，激光检测技术在精密超精密工件加工行业之中发挥不可替代作用。

激光检测技术可以对产品位置尺寸形状位移等多种相关参数进行高精度高效率非接触式在线测量，并且不易受外界环境影响测量速度快可靠性高而且测量系统能够实现自动化和智能化。

激光检测技术由于其本身具有优势，正在逐步深入通信信息处理制造业等国民经济各个行业。

伴随着激光技术精密机械技术微电子技术和计算机处理技术飞速进步，基于激光检测技术光电测试设备也得到了快速发展和广泛地应用，越来越受到世界各国青睐。

大尺寸直径检测国内外现状这些年来，人们研究出了许多针对中小尺寸零件直径检测测量方法，并半导体激光测头不垂直，偏离工件轴心所引起误差当激光测头与被测工件轴线在垂直纸面方向或在纸面内与理想位置偏离角时，造成激光测头读数与实际所需值之间误差为系统圆度检测误差来源与分析根据圆度误差检测方法，对半导体激光测头得位置进行调整，存在调整误差，为系统圆度检测主要误差来源。

圆度检测公式中，为半导体激光测头最大读数值，为半导体激光测头最小读数值。

对圆度检测公式微分可得下式系统圆度检测误差主要来源有以下三个方面半导体激光测头测量精度所引起误差半导体激光测头不垂直偏离工件轴心所引起误差半导体激光测头位置调整误差所引起误差误差分析结论光电检测系统中阿贝误差较大，是系统误差主要来源之，光栅系统安装与导轨之间不平行度应尽量减小或消除，以减小阿贝误差影响。

激光测头不垂直度误差较小，但此误差存在，使三个检测点不在同圆截面上，容易造成系统检测误差。

根据误差传递原理可推导出了阿贝误差和激光测头不垂直度对系统直径检测误差影响。

通过定性分析，光栅位移检测系统检测步长对系统直径检测结果影响，根据被检测工件大小，选择较大检测步长有利于减小系统直径检测误差，但也要根据激光测头检测范围设置合适检测步长。

系统对圆度检测误差主要来源为半导体激光测头精度和测头位置调整误差引起误差。

结论本文针对大尺寸工件检测特点和难点以及目前国内外大尺寸直径检测技术落后检测精度低，只限于接触式检测现状，基于激光三角位移检测技术光栅位移检测技术精密机械技术现代传感技术计算机控制与数据处理技术等多学科技术，设计了大尺寸工件直径光电检测控制系统，实现了对大尺寸工件内外径圆度误差高速高精度非接触在线测量。

在本课题设计过程中，涉及和解决关键技术如下根据工件尺寸测量技术指标，对大尺寸工件直径光电检测系统总体方案进行分析与设计。

采用激光三角位移检测技术与光栅位移检测技术，设计了大尺寸直径激光非接触检测系统。

设计了大尺寸工件直径光电检测控制系统，实现了对大尺寸工件测量控制数据处理和结果显示等。

对影响检测系统测量精度主要来源进行了分析，简要分析了半导体激光测头精度光栅位移检测系统检测精度光栅位移检测步长对系统测量精度影响，为系统设计奠定了基础。

参考文献刘华峰光电检测技术与系统浙江大学出版社，徐熙平，姜会林，张国玉光电尺寸检测技术及应用长春吉林省科学技术出版杜，李庆祥，王东生，李玉和现代精密仪器设计清华大学出版社，叶声华激光在精密测量中应用北京机械工业出版杜，刘君华现代检测技术与测试系统设计西安交通大学出版社，曾小东光学传感与测量电子工业出版社，王永仲智能光电系统科学出版社，李季平，蔡云良非接触光测物体大位移研究，郭陪源光电检测技术与应用北京航空航天大学，钟丽云光电检测技术发展与应用激光杂志，朱道松大尺寸工件直径光电检测技术研究长春理工大学，繆家鼎光电技术浙江大学出版社，刘铁根光电检测技术与系统机械工业出版社，肖鹏东基于光学三角法非接触测量技术及应用中国仪器仪表，孙长库，叶声华激光测量技术大津大学出版社，郭学枫嵌入式激光位移检测系统研究长春理工大学，吕海宝激光光电检测国防科技大学出版社，白宇位移光栅传感器及应用第九届全国敏感元件与传感器学术会议，张华基于测距系统研究浙江大学，卢莉萍，李翰山微弱光电信号检测与采集西安工业大学学报，贲春雨，郑宇大尺寸直径非接触光电检测系统研究仪器仪表学报杨崇波，付强内径尺寸光电位移检测系统设计长春工程学院学报，费业泰误差理论与数据处理北京机械工业出版社，孙志朋大零件直径与圆度误差检测技术研究长春理工大学，致谢时光荏苒，岁月匆匆，大学生活已经接近尾声，美好学生时代即将落幕。

首先，我感谢所有恩师是您赋予我们最有意义收获是您带领我们走进知识殿堂是您教会我们珍惜友谊和时间是您给了我们看世界眼睛是你们用博大胸怀，给予我们最无私关怀和奉献。

在此，谨向所有恩师表示崇高敬意和由衷感谢。

感谢我家人，直以来对我支持和照顾。

回顾多年来走过路，每个脚印都浸满着他们无私关爱和谆谆教诲，年在外求学之路，寄托着父母对我殷切期望。

他们在精神上和物质上无私支持，坚定了我追求人生理想信念。

父母爱是天下最无私最宽厚爱。

大恩无以言报，惟有以永无止境奋斗，期待将来辉煌事业让父母为之骄傲。

感谢美丽武汉大学，在风景如画珞珈山中学习和生活经历，将是我人生最美好回忆。

最后向审阅本文专家表示深深谢意，宋琨琨年五月电子信息学院通信工程专业，学号密级武汉大学本科毕业论文大尺寸工件直径光电检测控制系统设计院系名称电子信息学院专业名称通信工程学生姓名宋琨琨指导教师郧建平教授二六年五月郑重声明本人呈交学位论文，是在导师指导下，进行研究工作所取得成果，所有数据图片资料真实可靠。

尽我所知，除文中已经注明引用内容外，本学位论文研究成果不包含他人享有著作权内容。

对本论文所涉及研究工作做出贡献其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本学位论文知识产权归属于培养单位。

本人签名日期摘要对大尺寸工件直径精密测量，是很多大型机器设备加工质量重要保证之。

随着现代工业技术快速进步，各种工业设备中系统自动化程度工件精密度越来越高，所以人们对大型工件精密测量也有了越来越苛刻要求。

与中小尺寸零件精确测量相比，大型工件内外径精密测量还存在些有待解决难点，所以本论文在激光三角位移检测原理光栅位移检测原理精密机械技术和计算机控制与数据处理技术基础上，设计了种用于测量大尺寸工件直径及圆度误差光电测量控制系统，用以解决大尺寸工件直径及圆度误差精密测量问题，能够有效地促进精密加工技术发展。

本文详细叙述了该光电检测系统总体结构组成检测系统工作原理与过程控制系统结构组成及设计实现误差来源与纠正。

基于光电测量原理，本文介绍了种采用半导体激光测头移动和旋转与光栅位移检测技术相结合测量方法，并设计了对应光电检测系统。

本文分别对半导体激光测头激光三角检测原理光电位置传感器工作过程与特点光栅位移检测原理和计算机控制与数据处理技术进行了详细阐述。

按照要求设计了个高性能控制系统来进行测量控制数据处理结果显示等，把计算机技术单片机术和电子技术相结合起来，来完成本测量仪控制系统设计。

通过仿真测试，对该光电检测控制系统测量精度进行了检验，结果证明，该系统内外径测量精度小于为被测直径，圆度误差小于，符合大尺寸工件内外径测量要求。

关键词大尺寸直径控制系统光电检测光三角法圆度误差，目录摘要ⅠⅡ绪论选题背景大尺寸直径检测国内外现状光电检测技术研究现状及发展趋势光电检测技术研究现状光电检测技术发展趋势论文课题来源研究目及意义课题来源研究目及意义本文主攻方向主要内容及主要技术指标本文主攻方向本文主要内容系统