推进轴系的轴承孔位姿测量系统研制

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1、分类号学号M201270533学校代码10487密级硕士学位论文推进轴系的轴承孔位姿测量系统研制学位申请人：聂博强学科专业：精密仪器及机械指导教师：张新宝副教授答辩日期：2015年5月14日AThesisSubmittedinFullyFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDevelopmentofBearingHolePoseMeasurementofPropulsionShaftingSystemCandidate:NieBoqiangMajor:PrecisionInstrumentsandMac

2、hinerySupervisor:AssociateProfZhangXinbaoHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学

3、校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要船舶轴系校中的质量的好坏，关系到轴系能否长期正常的运转。轴系安装过程中，轴承孔内实际轴线与理论轴线出现0.2mrad的偏差将造成轴承承载能力下降40%。为使轴承载荷分布更加均匀，减

4、少轴承偏磨及磨损，对轴承倾角的控制精度至少要达到0.03mrad。本文分析现有的各种轴系曲线测量方法，提出一种专用的轴承孔位姿测量的技术方案，可指导轴承顺应轴系的挠度曲线进行高精度的安装。以无衍射光为基准，将测头放入轴承孔，通过测量专用测头前后端面相对于无衍射光基准的位置，由此计算出轴承孔的位姿。本文对轴承孔位姿测量系统进行了详细设计，对专用测头的光路以及机械结构进行了具体设计，对专用测头内部各个组件进行了选型，并加工了实物。使用VC6.0编写了专用的测量软件。对测头采集到的图像进行分析，开发了适应本测量方案的专用同心圆环中心求取算法，使用带阈值的重心法求取初始中心，使用极值法获取图像

5、的同心圆环，使用特定的搜索方法提取圆环特征，以圆弧扫描的方法越过断点，最后使用粗精两级的Hough变换求取同心圆环的中心，计算出的中心可以达到亚像素级精度。通过实验验证算法的可靠性。提出了对测头内部各个参数的校准方法，设计了校准实验，通过实验数据对测头进行校准，求出将无衍射光的中心坐标变换成专用测头的位姿的变换矩阵的各个参数。通过实验验证，测量方案是可行的，并且计算出的中心可以达到亚像素级。专用测头平动时的的位姿测量精度可达0.05mrad，基本达到设计要求。关键词：轴系校中，轴承孔位姿，无衍射光，中心求取，Hough变换I华中科技大学硕士学位论文AbstractThequalityo

6、fshipshaftingalignmentisrelatedtothelong-termnormaloperationofshafting.Inshaftinginstallationprocess,amisalignmentof0.0002radiancouldreducetheloadcapacityofabearingby40percent.Tomakethebearingloaddistributionmoreuniform,reducebearingeccentricwear,thecontrolprecisionofthebearinganglemustreach0.03

7、mrad.Variousmethodsofmeasuringcurveofshaftinghavebeenanalyzedinthispaper,atechnicalproposalofbearingholeposemeasurementhasbeenprovidedtoguidetheshaftbearingconformtothedeflectioncurvewithhighprecisioninstallation.Basedonthen