精密离心机主轴回转误差测量仿真技术研究

精密离心机主轴回转误差直接影响精密离心机动态半径的测量、离心加速度输出精度以及精密离心机主轴运行安全性,必须精确测量主轴回转误差参数;介绍一种应用3个电容测微仪测试并分离主轴回转误差与圆度误差的方法,利用MATLAB对三只电容测微仪安装角度误差、主轴全周采样点数、测试系统本底噪声对主轴回转误差测试结果影响进行仿真分析,得出采样点数N、测微仪安装角度误差δα、δβ以及测试系统本底噪声对回转误差分离的影响,基于仿真结果确定了10-6量级精密离心机主轴回转误差测量的几个工程参数。该方法已应用于某高精度精密离心机主轴回转误差精密测试中,实测表明,转速在300 rpm内精密离心机纯回转误差测量结果为0.25 μm,满足10-6量级高精度精密离心机的研制指标需求。     

精密离心机动态俯仰失准角的定位测量技术研究

精密离心机动态俯仰失准角是影响精密离心机输出加速度精度的一个重要分量,必须进行精确测量,并将其作为影响因子补偿到精密离心机加速度输出模型中,使精密离心机输出高精度的加速度信号;文章介绍利用一只电容测微仪和外基准测量精密离心机动态俯仰失准角的方法,通过在精密离心机转盘上挖两个定位槽,采用定位测量法测量定位槽之间的部分相对于地球表面的俯仰失准角,并利用高低G值下的点对点测量值相减消除被测表面的形状误差,得到精确的俯仰失准角测试信号;对定位测量法的原理进行了介绍和论证,并开展了测试试验验证,证明该测量方法是可行的。     

基于电容传感器的大型工件圆度误差测量系统

轴类回转工件的圆度误差是衡量机床加工水平的重要指标.针对大直径轴类工件无法采用传统圆度仪进行圆度误差测量,介绍了三点法测量轴类回转工件圆度误差的理论基础、数学模型.采用非接触式电容传感器进行微位移测量,介绍了传感器结构与测量电路基本原理,搭建了适用于圆度误差测量基于电容传感器的硬件系统,应用虚拟仪器技术开发了可用于数据采集、线性校正、误差分离与评定的专用测试系统.最后进行了测试实验,通过对多次测量数据的分析评定测量系统的可靠性与精度.     

精密离心机动态半径的定位测量技术研究

精密离心机动态半径是影响精密离心机输出加速度精度的主要参数;对于高精度精密离心机的研制,必须对动态半径进行精密测量,并将测量结果作为补偿分量加入到精密离心机输出加速度修正数学模型中,以获得精确的加速度信号,同时为精密离心机输出加速度的精确评定奠定基础;文章介绍了精密离心机动态半径的外基准定位测试技术,包括多个定位平台的定位测试技术论证、测试系统配置等;该方法已应用于某高精度精密离心机动态半径测量中,实测结果表明,采用这种测量方法,动态半径的测量标准差为σ=0.21 μm,其测量精度满足高精度精密离心机研制的技术指标要求。     

空气轴承间隙测量精度分析

空气轴承间隙的实时测量中,采用3个电容测微仪将轴承轮廓的形状误差从径向回转误差中分离出来.基于三点法误差分离原理,推导了电容测微仪读数中的随机误差和系统误差传递数学模型,分别以随机误差和系统误差传递模型为目标函数,对传感器夹角布置进行了仿真优化.最后,模拟计算了传递到径向回转误差两垂直分量上的电容测微仪读数测量误差大小.仿真结果表明:即使是最优角度,传感器读数的随机误差在三点法计算过程中也将被放大,而恒值系统偏差约按1∶1的比例传递到径向回转误差测量结果中.     

基于三点法的机床主轴回转误差在线测试技术研究

主轴回转误差是评价机床性能的重要指标,为了提高主轴回转误差的分离精度,在数据采集和处理过程中,提出了两种有效的方法：采用变频率数据采集方法,确保了在不同转速下采集得到的数据的谐波分量相同,使误差分离精度不会因转速的升高而降低；为了消除环境中白噪声对误差分离精度的影响,在同一稳定转速下对主轴轮廓连续采集十个周期的数据,利用集合平均滤波方法消除混合在测试数据中的白噪声。搭建了试验系统,利用提出的方法分离出了机床主轴在不同转速下的回转误差、圆度误差和安装偏心差,验证了方法的有效性。     

超精密车床主轴回转精度动态测试仿真

该文提出了用两点误差分离法动态测试超精度密车床上轴回转误差运动和基准轴圆度误差的方法，建立了数学模型瘩进行了仿真，伪真表明回转误差运动中的偶次分量不会影响测试精度，而奇次分量会影响，但测试原理误差主要来自三次分量，而三次分量的影响很小，所以该测试方法切实可行。     

精密离心机动态半径测试方法研究与实现

为了对精密离心机动态半径进行有效的测量,提出了一种基于外基准的定点定位测量方法,并利用电容测微仪、24位高精度PXI数据采集卡搭建了动态半径测试系统;在测试过程中,首先对离心机动态半径数据进行等角度采样,然后精确提取精密离心机定位平台所在的转盘外边缘的局部数据,再将不同转速下的局部数据进行点对点的比较,计算出动态半径;对测量结果的不确定度进行了评定,评定结果表明,文中提出的测试方法能够实现对精密离心机动态半径较高精度的测量,测量精度可达0.085 μm。     

利用星下点干涉相位法提高三维成像高度计测高精度

基线倾角是三维成像高度计获取海表面高度的一个重要参数。基线倾角误差造成的高程误差随着交轨距离增加而增大。微小的基线倾角误差在整个观测刈幅内会引起大幅度的高程测量误差,因此精确获得基线倾角值是十分必要的。星下点干涉相位与基线倾角具有较强的相关性,利用二者之间的关系进行基线倾角的计算可以获得比一般硬件测量更高的基线倾角测量精度,进而对基线倾角误差进行校正,以满足厘米级测高精度的需求。通过在仿真海面上进行基于几何关系模拟测量与高程重建,可以进行利用星下点干涉相位法校正基线倾角误差的研究。对已设定三维成像高度计的系统参数进行数值模拟,结果表明:在10-3 rad的干涉相位测量精度条件下,基线倾角精度可以达到0.03角秒,在10～60km刈幅范围内,对高程平均测量精度的影响由模拟硬件测量得到的0.36角秒对应的6.02cm降低至0.48cm,与理论计算结果一致,说明星下点干涉相位法能够有效地对基线倾角误差进行校正。     

基于精密离心机的三轴硅微谐振加速度计标定方法

为更准确辨识三轴硅微谐振加速度计的误差系数,提高加速度计在飞行器上的加速度矢量测量精度,设计基于精密离心机的加速度计标定方法。分析硅微谐振加速度计的工作原理及误差项,在考虑离心机主要误差源的基础上建立包含零位偏移、标度因数、非正交安装误差、二次项误差与横向灵敏度的硅微谐振加速度计误差模型;设计离心机匀角加速度旋转的三姿态标定方法,在径向轴高g输入的同时,增加角加速度激励,可以更好标定加速度计横向灵敏度;对所提出的标定方法进行仿真,通过最小二乘法完成模型参数辨识。仿真结果表明,参数辨识相对误差可控制在2%以内,二次项系数与横向灵敏度辨识精度均小于1μg。