复杂曲面零件加工精度的原位检测误差补偿方法

为提高复杂曲面零件的数控机床原位检测精度,分析影响接触式检测系统精度的各项因素及其误差补偿方法。对检测系统的主要误差来源如机床几何误差、测头预行程误差和测头半径误差进行分析研究。在对数控机床的几何误差进行分析和建模的基础上,采用激光干涉仪进行三轴数控机床的单项误差测量和补偿;针对测头检测过程中存在的预行程误差,提出基于径向基函数(Radial basis function, RBF)的预行程误差预测方法,获得测头预行程误差分布图,并对检测系统进行实时预行程误差的补偿;提出改进的三角网格模型顶点法矢计算方法,有效进行三维测头的半径补偿。通过实例零件的加工精度原位检测试验及其与三坐标测量机CMM检验结果的比较,验证了原位检测方法的有效性。     

基于成形磨齿机的测头径向误差补偿

为了提高在机测量齿廓偏差的测量精度,提出了一种可用于实际工况下的测头径向误差提取方法。以标准渐开线直齿轮为研究对象,根据极坐标测量原理以及齿廓偏差计算原理,建立一个以齿廓偏差最小为目标函数,以测头径向误差为变量的最优化模型。求出在实际工况下的测头径向误差,机床系统补偿后对渐开线斜齿轮进行测量,将测量结果与三坐标测量仪检测的结果进行对比,得出测头径向误差求解的合理性。     

在线测量系统测头误差补偿技术研究

通过分析在线测量系统测量过程中触发式测头测量结果的误差组成元素及其产生的原因,建立了测头标定的数学模型,并通过最小二乘法进行解算,提出通过对测头半径进行补偿来减小测量误差的新方法,该补偿方法综合考虑了实际测量过程中测头预行程误差、测头各向异性、测头偏心误差等影响因素,并利用双线性插值法建立测头半径补偿值与测点法矢方向之间的映射关系,来计算拟合任意法矢方向的半径补偿值。最后通过实验验证,对比补偿前后的测量结果,结果表明补偿后的测量系统测量精度有明显提高。     

双螺杆压缩机转子齿形三坐标测量的半径补偿

双螺杆压缩机转子齿形进行三坐标测量机测量时,需要对球形测头半径进行半径补偿.结合转子螺旋曲面的几何特点,对转子型线测量数据点进行半径补偿计算,得到三坐标测量机球形测头真实接触点,再将空间分布的真实接触点旋转到相同横截面上得到转子型线数据点.通过实例验证该方法的有效性,可以应用于双螺杆压缩机转子型线的检测及逆向工程等工作中.     

坐标测量机上盘状凸轮检测方法研究

本文研究直接在三坐标测量机上检测凸轮并评定误差的方法和理论。在凸轮工件型面上接采点测量数据,用不等距三次Ｂ样条函数和最小二乘法拟合测头中心轨迹,通过测头半径补偿和凸轮从动轮数据转换,得到凸轮升程曲线,运用最小条件法评价凸轮误差,同时还可以评价凸轮机的速度、加速误差。数字仿真计算和实验结果表明,本文方法具有测量过程简便,测量效率高、计算精度高,应用性广播等优点,适用于三坐标测量机为检测设备的自动加工     

基于三角网格法的测头半径补偿方法的研究

用三坐标测量机进行复杂曲面测量时,需要对测头进行半径补偿.本文在对比各种测头半径补偿方法的基础之上,对三角网格法进行了研究.首先依据最小角最大原则对曲面进行三角网格划分,然后逐次求解每一个三角形的法矢量,并对测量数据进行测头半径补偿.三角网格法以曲面的法矢量为基础,这有利于测量方向与补偿方向一致,提高半径补偿的精度.     

便携式三坐标测量臂校准和误差补偿

本文提出了用高精度正交三坐标测量机作为空间位置基准,校准便携式三坐标测量臂空间位置误差的方法。采用Denavit-Hartenbeng方法建立了测量臂的测量方程及误差模型。测量臂给出其工作空间内三维坐标位置的测量值与三坐标测量机提供的标准值,分别代入测量臂的误差模型,以误差模型的计算结果作为补偿量,建立误差数据库,直接对测量臂空间位置误差进行校准和误差补偿。利用海克斯康G9128三坐标测量机对FARO便携式三坐标测量臂校准和误差补偿进行了实验研究,并对误差补偿前后实验结果进行了分析与讨论。研究结果表明该方法可有效、快速地对便携式三坐标测量臂空间位置误差进行校准和补偿。     

三坐标测量机测头半径补偿技术及应用

对三坐标测量机(CMM)的测头半径补偿技术进行了深入研究,通过对三坐标测量机测头半径的二维和三维补偿技术的探讨以及相应的测量实例分析,论证了两种补偿技术的可行性,并说明了各自的特点及应用场合,指出了测头补偿技术的核心问题与关键技术,从而可以准确快速地得到被测点相应的坐标值.     

三坐标测量机测头的测球半径补偿误差的计算

介绍了三坐标测量机的发展与测量头的分类 ,结合实例重点分析了触发式测头的测球半径补偿误差的产生原因、计算方法和预防措施     

数控机床误差补偿技术及应用提高在线检测精度的补偿技术

文章利用在机测量运动链分析，提高测头球心的定位精度；同时以特征分析法来处理测头的内部误差。通过补偿前后与三坐标测量机的实验数据对比，结果表明补偿效果良好。     

三坐标测量机实现齿轮滚刀测量的关键技术

为提高滚刀测量的精度和速度,采用四轴联动的三坐标测量机来实现滚刀的测量。重点阐述了滚刀测量起始点的自动定位、滚刀自动分头功能的实现、测头半径补偿以及安装偏心补偿,这些关键技术的运用对滚刀的各项误差测量提供了方便,提高了整个测量的精度,使滚刀的三坐标测量具有传统的机械式滚刀检查仪无法比拟的优越性。     

Surface probing simulator for the evaluation of CMM probe radius correction software

Scanning coordinate metrology is largely based on recording the position of a spherical tip which is maintained in contact with the surface to be measured. The coordinate measuring machine (CMM) software converts these tip coordinates into coordinates of points on the measured surface, a process called probe radius correction. In order to investigate the probe radius correction accuracy of specific CMM software in scanning measurements, a surface probing simulator is developed. It calculates the coordinates of probe tip center points (virtual indicated measured points) as raw measurement data by numerically probing a known virtual surface. An iterative solution based on geometric criteria is used to achieve the necessary tangential contact conditions. Various sculptured surface profiles, probe radii, and scanning increments can then be simulated. These raw data are then fed to the CMM software where the probe radius correction is performed. The CMM results are then compared with the known surface to evaluate the probe radius correction accuracy of the CMM built-in algorithm. The simulator allows a rapid CMM software capability check for a variety of situations and may pinpoint shortfalls that may be avoided through alternative measurement procedures. It may also be used to motivate the development of new probe radius correction techniques and assist in their evaluation. Tests were conducted on a Zeiss and a Mitutoyo CMM to demonstrate the usefulness of the simulator.     

三坐标测量机测头半径补偿实用算法

针对三坐标测量机表面数据化测量过程,本文给出一种实用的测头半径补偿算法。提出了采用两次细化测量点的策略,首先沿测量线进行测量点的插值细化,然后在测量线（截面）之间再次进行插值细化。在此基础上．对整个被测表面上各细化点,利用插值求导的方法求出其横向和纵向切向量,然后对切向量叉积求得各细化点的法向量．最后进行测头半径补偿计算。     

Calculation of the unit normal vector using the cross-curve moving mask method for probe radius compensation of a freeform surface measurement

This paper proposes a cross-curve moving mask method to calculate the unit normal vector based on 5 or 9 data points of a freeform surface measurement for probe radius compensation. This is done in order to simplify the calculation and thus, produce a more efficient and time-saving process. Passing through the middle point and 4 or 8 neighboring points, two crossed curves – longitude and latitude can be constructed. The unit normal vector at the middle point can be determined by calculating the cross product of two tangent vectors along these two crossed curves. Different curve fitting methods for the curves passing through 5 or 9 data points, such as Bézier and B-spline methodologies, have been investigated. Three kinds of surfaces, namely, a spherical surface, a cosine-like surface and a shoe-shaped surface (hereby termed “shoe last”) are selected for evaluating the accuracy of the calculated unit normal vectors.     

基于矢量补偿技术精密测量三维空间曲面及逆向工程

为使测量机完成空间旋转曲面及3D轮廓面的测量,提出等分度测量法及等距测量法。关闭测针半径补偿按技术要求测量空间曲面上4个测量点,利用其中3个测量点在空间曲面上建立投影面为"正三角形"的"微型三角形",另一个测量点的投影在该正三角形中为重心点,以该测针中心坐标为其测量目标点,即方法1;也可以计算出该"微型三角形"的重心坐标为测量目标点,即方法2。应用向量计算该"微型三角形"法矢量,启动测针半径补偿做该空间轮廓的精密测量;用标准球作3D实验探讨"正三角形高"的取值;应用DEAPPL语言设计程序,一次性快速完成空间曲面上4条曲线的测量及其8个数据文件的生成,该文件组可应用于逆向工程、计量检定及曲面的分析研究和改进。按上述方法设计的程序经标准球实验,测量精度可达平均偏差0.001 mm以内,对应标准偏差在0.002 mm以内,能广泛用于高速烟机设计中对空间旋转曲面或3D轮廓面的测量及制造;在我国制造行业,能完成对叶片、叶轮的测试和反求,并为三维空间曲线面的测量提出一种新方法。     

基于网格模型的圆度在线检测系统开发

提出一种基于三角网格模型的圆度在线检测方法.根据圆柱的空间位置、分布的测点和测点的矢量来进行测量路径的设计.利用最小二乘法,计算圆柱测量截面的圆度误差.最后以CMM检测结果作为理想的标准,对圆度在线检测结果进行评估,结果得出该方法所带来的圆度误差非常小.     

接触式大型非球面镜面形测量中测量点分布的确定

为准确有效地检测大型非球面光学元件的面形,研究了接触式测量光学元件的测量点分布方式.使用不同密度的径向分布及均匀分布的测量点分别对以不同Zernike多项式表示的面形偏差进行采样,然后计算采样所得面形相对给定面形PV值及RMS值的最大相对误差,并对计算结果进行了分析.对1.8m抛物面镜面形实测结果表明:在镜面加工的成型及粗磨阶段,由于面形偏差主要呈旋转对称分布,低密度径向分布测量点即可满足继续加工的检测需求;在精磨及初抛阶段,面形偏差主要为像散或其它非对称面形偏差,测量点均匀分布是提升测量精度的有效手段.此分析方法可以指导测量点的排布方式,从而确保由测量点分布引入的测量误差小于镜面本身面形误差的1/5,提高检测效率.     

纳米定位系统动态误差灰色模型补偿方法研究

对等步距多工位工作的纳米工作台,采用灰色模型能够同时对定位误差中的系统误差和随机误差进行动态补偿。讨论了提高灰色模型精度的方法,建立了改进背景值的等维新息GM(1,1)灰色预测模型。用5 μm步距定位误差进行了一步预测分析,结果表明该模型具有较高的预测精度;5 μm和3 μm步距的定位误差预测补偿实验表明,工作台的定位误差可以控制在40 nm以内。实验证明了灰色预测模型用于纳米定位系统动态补偿的有效性,且需要的建模数据很少、计算量小,适用于具有时变特征的精密定位系统。