触针式轮廓测量误差修正算法

本文在介绍触针式二维轮廓测量仪基本工作原理的基础上,分析触针测量方式的固有误差和缺陷;设计了有效的误差修正算法,弥补触针式轮廓测量的固有误差;引进了形态学滤波算法,有效地滤除噪声、振动等干扰信号并保留了有用信息,同时补偿了由触针半径引入的测量误差,提高了仪器测量精度.     

双盘式渐开线测量仪精度分析

双盘式渐开线测量仪的测量误差源可以分为影响生成理论渐开线精度的误差因素、影响被测渐开线齿形在测量过程中位置精度的误差因素等.对所有误差源引起的测量误差进行了分析,并根据<测量不确定度评定与表示指南>(GUM)与蒙特卡罗法计算了仪器测量渐开线圆柱齿轮(m=4、z=30、α=20°)齿形时的测量不确定度(U99)分别为0.67μm与0.54μm.对部分误差源进行补偿后,测量仪的测量不确定度(U99)分别为0.34μm与0.36μm.蒙特卡罗法消除了GUM评定仪器测量不确定度过程中的一些缺点,评定的测量不确定度值更接近于真实值.经过分析可知,双盘式渐开线测量仪的测量精度可以满足1级(GB/T10095.1-2001)精度渐开线圆柱齿轮齿形的测量要求.     

函数拟合法在精密测量仪表中的应用研究

针对低频微弱信号测量仪表的工作频率范围不宽和频响误差大的问题,通过仪表内部嵌入式计算机进行幅频曲线的函数拟合和频响误差修正来扩展仪表的工作频率,改善频率特性,提高测量精度。对这种计算机数据处理方法进行了理论研究与实验分析,给出了10Hz～250kHz频率范围内1μV满量程电压的测量数据、频率误差修正过程和数据处理比较结果,并进行了测量误差分析。     

基于安装误差的导引头隔离度测量值修正

为提高红外导引头隔离度的测量精度,结合导引头测试系统原理,分析红外导引头安装误差对隔离度测量值的影响。利用多体建模理论构建红外成像导引头安装误差模型,推导由安装误差所引入的导引头视线角速度测量误差,并对该误差所导致的导引头隔离度测量值的误差进行了仿真分析。最后,利用误差模型对隔离度测量值进行补偿,并利用半实物仿真系统进行实物测试,得到补偿前隔离度测量值为1.034%,由安装误差引起的测量值误差为0.129%,补偿后隔离度值为0.902%。测试结果表明了该方法的可行性,对解决红外成像导引头隔离度的高精度测量具有参考意义,为红外成像导引头的试验评估提供了理论基础与技术保障。     

回转体测量机温度误差分析及补偿

针对温度对回转体测量机测量精度所产生的影响,结合ANSYS软件仿真及数学计算的方法研究了回转体测量机受温度影响产生的热变形及测量误差,分析了回转体测量机温度误差的主要表现形式.建立了一个以测量架在x方向上的平移和在z方向的倾斜为基础的误差补偿数学模型.采用双环法对测量机温度误差进行了补偿,进行了对比测量实验,实验中分别测量工件上下两个参考圆环的参数,再利用提出的数学补偿模型公式得出工件自身的误差结果,继而对测量结果进行补偿.实验数据显示:温度误差补偿模型合理有效,测量机的重复性误差从100μm以上下降为16μm左右,提出的温度误差补偿模型可以有效降低温度对测量机测量精度的影响,经过误差补偿后的测量机可适用于温度变化环境下的测量.     

林尼克结构干涉测量系统误差分析

在应用林尼克结构干涉测量系统进行测量时,发现系统存在一个近似为二次曲面的测量误差.根据光学干涉系统的测量原理,分别对林尼克结构干涉测量系统的相移器误差、摄像机误差和光学系统误差进行了分析,确定光学系统误差是干涉测量系统的主要误差源,其中显微物镜焦点轴向误差是产生系统测量误差曲面的主要原因.以平面为实验测量样件,应用测量系统对参考光臂显微物镜的不同轴向位置进行了测量,通过分析测量结果验证了焦点轴向误差对系统测量误差的影响,并与理论结果进行了比较.     

被动式激光跟踪测量方法及其误差补偿技术

针对主动式激光跟踪仪跟踪测量系统复杂、研制成本高的问题,提出了被动式激光跟踪方法用于测量目标点的空间坐标。首先基于HTM方法建立被动式激光跟踪测量系统的误差分析模型,提出相关误差参数的检测方法,在对测量误差进行补偿后,被动式激光跟踪测量系统的空间坐标测量误差从550 μm降低为150.8 μm。为进一步提升测量精度,采集经误差补偿后的残余误差作为样本数据,利用BP神经网络对样本数据进行训练;利用训练好的BP神经网络模型对被动式激光跟踪测量系统的残余误差进行补偿,空间坐标测量误差从150.8 μm降低为51.6 μm。相较HTM误差补偿方法,HTM+BP神经网络模型的补偿效果提升了65.8%。     

植物器官几何量测量仪原理误差的研究

本文建立了植物器官几何量测量仪的实际传动特性方程,通过与理论的线性模型比较获得了仪器的原理误差函数式,分析了测量时接触变形误差对测量结果的影响问题,在此基础上提出了减小原理误差的方案,借助数值分析方法,以增加测量臂长为例论述了减小原理误差的方法.     

星敏感器成像面位姿检测设备误差补偿

测量星敏感器成像面与安装面的位姿关系,对系统成像质量及精度补偿具有重要意义.本文设计了一套基于三维导轨的探测器成像面姿态检测设备,针对检测设备的系统误差提出了一种误差快速补偿方法,通过对标准件的测量完成对导轨运动误差在Z方向分量的标定.将X轴和Y轴运动体的位移量与测量误差在Z方向的分量数据写入标定文件,以高效完成误差的补偿.通过与高精度激光干涉仪测量结果对比,Y轴测量误差在2.9μm内,X轴测量误差在1.5μm内,达到了测量要求.     

基于光纤光栅的扭矩测量系统设计

提出一种新的基于光纤光栅(FBG)技术的扭矩测量方法.分析了光纤光栅的传感机理,推导了扭矩与中心波长之间的数学关系,建立了双光纤光栅扭矩测量的理论模型.搭建实验平台,采用曲线拟合算法,对实测数据进行分析和处理,该扭矩测量系统的灵敏度达到22.89 pm/(N·m),最大非线性误差为0.23% FS,符合测量系统的误差要求,验证了此种扭矩测量方法的可行性.对温度补偿实验数据的分析表明:半桥式光纤光栅测量方案具有良好的温度补偿特性,能够补偿温度变化引入的测量误差,从而提高测量精度.     

一种基于最小二乘法和RBF神经网络的多步误差补偿方法

针对影响智能稳定平台中的倾角仪测量精度的误差,分析了其产生原因.提出了一种基于最小二乘法和RBF神经网络的误差多步补偿方法,首先对倾角仪的测量误差通过最小二乘法对误差进行第一步粗校准补偿;其次,再用RBF神经网络进行第二步精校准补偿.结果表明:经过多步补偿方法之后,倾角仪的测量误差得到明显的提高,误差精度由测量之前的最大误差5.61°基本稳定在±0.1°之内.     

收发分体式四自由度激光测量系统耦合误差建模与补偿

线性导轨广泛应用于精密机床和仪器,其运动精度直接影响所在设备的空间定位精度。针对团队前期研制的可以测量导轨直线度、俯仰角和偏摆角的收发分体式四自由度激光测量系统,其直线度与角度测量结果间存在的耦合干扰问题,提出了一种误差建模与补偿方法。根据激光测量系统的原理和结构,分析并确定了耦合误差的主要来源,利用矩阵光学及齐次坐标变换的方法建立了耦合误差的补偿模型。以雷尼绍XL-80型激光干涉仪为基准,对所建立的误差补偿模型进行了实验验证,结果表明:利用所建模型补偿后的直线度和角度测量误差均降低了75%以上。所提出的误差建模与补偿方法不但有助于提高四自由度激光测量系统的精度,同时也有助于降低其成本。     

螺旋天线原油含水率测量仪的误差分析与校准

天线是射频法原油含水率测量仪的关键部件。分析采用平行天线和螺旋天线的含水率测量仪在检测原理上的差异,使用研制的螺旋天线原油含水率测量仪进行含水率重复性实验,实验数据分析表明,含水率在40%-80%时,由于原油发生相变,在该区间,含水率测量仪的线性度变差。针对上述问题设计含水率测量误差校准方法及流程,采用分段线性插值法进行含水率全区间测量误差校准,在模拟管道平台和油田井场进行多次重复实验。实验结果表明:所研制螺旋天线含水率测量仪可实现全区间含水率测量,和油田仍普遍使用的蒸馏法含水率测量方法相比,含水率测量误差在5%以内。该仪器可为数字化油田、智能分层采油和注水提供含水率测量数据。     

柱坐标系测量机的温度误差补偿的研究

针对柱坐标系测量机在旋转体零件检测中温度影响问题,提出了一种温度误差补偿方案,通过双向测量获得测量轴的偏移和倾斜参数,对原始测量数据进行修正,计算出工件的尺寸和形位误差.实验证明,修正后的测量误差从0.055mm降低到0.015mm,长期稳定性得到提高.     

超薄件加工变形误差补偿的研究（英文）

超薄件可广泛应用于高精度微型器件、光子系统等领域.针对加工后超薄件的较大变形,采用基于超精密车削的误差补偿方法进行研究.提出补偿理论与补偿方法,对原位面形误差与离线面形误差进行测量,利用补偿理论计算得到补偿面形,最后采用三轴伺服控制技术对超薄件变形误差进行车削补偿.补偿加工的超薄铝几何尺寸为Φ20×0.1 mm,一次补偿加工后,工件面形峰谷值由变形产生的误差从15μm降到10μm,具有较好的补偿效果.对补偿中原位测量误差与位置偏移误差进行讨论,提出提高补偿加工精度的方法.     

线性动态测量系统最佳补偿网络的确定方法

动态测量误差功率谱密度可看作补偿网络传输函数的泛函，在此基础上可以直接确定线性测量系统的最佳补偿网络，使动态测量时的均方误差最小。     

正六拐曲轴相位角的检测方法

针对三个或三个以上偏心轴的曲轴其轴颈相位角检测困难的情况，介绍一种不用专用测量仪或测量夹具就能对正六拐曲轴相位角进行精密测量的方法。文章对检测过程中产生的测量误差进行分析，并提出了误差补偿措施。实践证明效果良好，提高了检测精度。     

基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法

提出了一种基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法,利用坐标系投影和图像处理技术进行误差补偿。设定传感器坐标系OM-XMYMZM和设备坐标系O-XYZ,分析坐标轴夹角φ、δ、γ对工件尺寸坐标值X、Y、Z的误差,建立了基于φ、δ、γ在XOY、YOZ、XOZ平面上的投影角α、β、θ的误差补偿模型。利用图像处理技术测得α、β、θ,计算经过误差补偿的工件尺寸坐标值X′、Y′、Z′。对尺寸100mm×100mm×10mm的长方体工件进行测量实验,分别测量了长度、宽度、圆心距、圆直径、圆线距、台阶高度。测量结果表明:经误差补偿后的工件尺寸测量误差在40μm以内,优于未补偿前的520μm;均方根误差低于40μm,优于未补偿前的580μm。其中,圆心距误差补偿效果最显著,测量误差减小了560μm;圆直径误差补偿效果最不明显,测量误差减小了10μm。     

复合式叶片型面测量系统的误差 分析与补偿

针对具有复杂型面的叶片类零件检测中所面临的数字化测量问题,提出了一种复合式的测量原理与方法。分别采用接触式的电感原理和非接触式的激光三角原理测量叶片的叶根基准以及叶身型面,并基于此原理设计研制了叶片型面四坐标测量系统。研究中结合该系统的机械结构特征,对影响其测量精度的各项几何误差进行了系统的分析,并提出了基于激光干涉测量的误差提取与补偿方法。实验结果表明,应用提出的误差分析与补偿方法可有效获取叶片型面四坐标测量系统的几何误差并显著提高其测量精度。     

积木式端面跳动测量仪

积木武端面跳动测量仪由测杆、支座和微机三部分组成,主要用于测量箱体孔端面跳动,测量系统采用圆柱坐标系。简要介绍了该仪器的测量方法和原理,对其数学模型的建立、推导、简化进行了较详细的叙述,对测量误差进行了分析。实验结果表明,测量误差不超过2.5μm。