五自由度运动误差测量系统关键技术研究

设计了一种基于激光准直原理的运动平台激光五自由度运动误差测量系统,该系统基于双平行光束的准直原理对水平直线度、垂直直线度、偏摆角、俯仰角和滚转角误差进行同步测量。进行了系统直线度、偏摆角和俯仰角误差测量核心器件参数的自标定,针对双光束难以调平影响滚转角误差测量的问题,利用水平仪对滚转角误差进行补偿修正。对整套系统进行准确度比对实验,结果表明系统所测直线度、偏摆俯仰角和滚转角误差的准确度可分别达到0.8 μm,0.8″和1.5″,为机床几何误差测量技术发展提供借鉴。     

高速运动目标的光电精密测速系统误差分析

在利用光电精密测速技术时,涉及复杂的空间光交汇计算,通用误差分析方法比较困难。在目标与光束垂直度适当的情况下,目标运动方向的偏差对测量精度的影响属于二阶小量。系统整体误差的主要来源为距离测量误差、时间测量误差以及光束不平行度产生的误差。分析得出,本系统在两光束间的不平行度α=100″,探测器对准精度为0.1mm的情况下,测量精度可以达到0.02%。     

基于计算全息的无衍射光莫尔条纹三自由度测量方法研究

针对工作台运动误差,提出了一种基于计算全息的无衍射光莫尔条纹三自由度测量方法。通过液晶空间光调制器(SLM)生成无衍射光,利用两束无衍射光干涉生成莫尔条纹。设计了无衍射光莫尔条纹三自由度测量光路,建立了三自由度运动误差数学模型,并用几何分析法将三种运动误差(偏摆角、滚转角和俯仰角)进行分离。利用旋转台模拟不同大小的三自由度运动误差,带有误差信息的无衍射光和莫尔条纹图案分别由CCD1和CCD2接收。实验结果表明,通过光斑中心偏移量计算出的实际运动误差值接近理论值,测量误差不超过0.0104°,验证了无衍射光莫尔条纹三自由度测量系统的可行性与正确性。     

基于误差校正模型的高精度测量机控制策略

为解决接触式测量机易损伤测量工件表面,且人工夹持时读数存在误差大,效率低等问题,提出并设计一种基于误差校正模型的非接触式高精度尺寸测量机的控制系统.硬件采用激光传感器结合多运动平台方式,软件采用基于误差校正模型的控制策略.根据系统组成和测量原理,建立测量误差模型,确定系统标定方法.根据误差模型,设计控制策略进行误差校正...     

等分多读数头位置偏差对测角误差的影响研究

提出了一种针对等分多读数头系统中读数头位置偏差对抑制测角误差作用机理的分析方法。介绍了读数头在非理想位置引入测角误差的理论分析和仿真实验方法,利用频谱分析法分离谐波误差,获得各阶误差幅值的衰减率用以计算测角误差。将该方法应用于等分双读数头编码器误差分析,结果表明读数头在0.5°位置偏差时,引入的测角误差在±0.09″范围内。     

三棒正弦规

正弦规的制造精度要求很高,其中工作面与圆柱下母线切面的不平行度和两圆柱中心距偏差(以下简称不平行度和中心距偏差)是产生测量误差的主要因素之一。使用时一般采取调头的方法来消除不平行度引起的测量误差。中心距误差对测量精度的影响随着被测角的增大而增大,例如:中心距为100毫米的正弦规,中心距误差3微米,当被测角     

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。     

多声道超声流量计在双弯管流场中的适应性研究

通过单声道误差计算公式和误差统计权重系数的分析，得到多声道超声流量测量的误差计算公式，针对双弯管流场状况，计算对角式和平行式的多声道布置方式在不同安装角度下的误差一角度关系。结果表明，每一种布置方式均有理论测量误差较小的安装角度，但在精度要求较高时，应采用对角式的声道布置方案。     

CCD目标灰度质心算法的动态误差分析

针对传统静态误差分析方法忽略目标运动对测量影响的不足,本文在分析运动对目标形状影响的基础上建立了灰度质心算法误差与灰度噪声、动态目标尺寸的数学模型,该模型表明当曝光时间内目标移动量远小于目标静态尺寸时,动态误差与静态误差接近;而当目标移动量与目标静态尺寸的比值大于6%时,灰度质心算法动态测量误差方差将比静态测量误差方差...     

高精度分光光度计测量光谱透过率

由安光所自行设计的高精度分光光度计目的是高精度测量滤光片透过率。该系统特点是基于双光栅单色仪的全自动单光束测量仪器。在出射光路中引入了积分球,用来消除光束的偏振性和不均匀性,而且在信号接收部分提出了将滤光片和探测器作为整体考虑,优点是接近滤光片的实际使用环境,减少了其实际测量误差。着重叙述了该仪器的设计过程和不确定度分析。测量的不确定度源包括光源的稳定性,双单色仪重复性、再现性,光束的均匀性,内反射,探测器线性、稳定性、偏振性、均匀性,系统杂散光。经本仪器测量的滤光片透过率合成不确定度为5.859×10-3,完全满足测量精度要求。     

声学多普勒测速仪标校技术研究

为了提高声学多普勒测速仪输出速度的准确度,安装过程中测速基阵与载体之间的偏差角不可忽略,安装偏差角包括航向偏角,横摇角及纵摇角三类。介绍了一种三维空间上的多普勒标定技术,通过高精度的GPS导航仪以及多普勒测速仪对海底测速,利用速度比值差校准航偏角。通过纵向剖面的几何关系,从航偏角出发进而获得纵摇角和横摇角的大小,完成了三维方向上多普勒测速仪的校准,使多普勒测速仪坐标系与载体坐标系能够进行精确转换,从而提高了声学多普勒测速仪输出速度的准确度。外场试验较好地证明了该方法的有效性,分析结论看出在二维平面上,造成误差的原因主要在于安装偏角的航向偏角,而在三维空间上,尤其垂向速度,误差主要由纵摇角和横摇角产生。该方法可以快速地对三维安装偏角进行校准,运算量小,并且在对海水测速后续研究中可以形成一套体系。     

基于地磁测量的火箭弹滚转角解算误差补偿方法研究

为实现火箭弹弹道修正,需实时解算弹体的滚转角。根据地磁场基本特性,采用两轴磁传感器测量地磁场分量,并同时测量弹道倾角以解算弹体姿态角。提出一种火箭弹弹体滚转角解算的误差补偿方法,进行某型火箭弹打靶试验,利用该方法对火箭弹飞行试验过程中的姿态角数据进行实时解算,并与陀螺测量到的滚转角数据进行比较。试验结果表明:利用该方法解算滚转角准确度在4°以内,能够满足火箭弹弹道修正的要求。     

红外测量系统动态测角误差分析

介绍了一种光电测量设备红外测量系统动态测角误差检测方法，该方法是通过将红外系统测量数据与主摄影系统测量数据相比对，并对红外系统与主摄影系统平行度进行了定点修正，且与主摄影系统动态测角误差合成后实现的，叙述了检测设备的组成、检测方法、数据处理过程及测量结果，这一检测方法适用于具有摄影系统的光电测量设备的红外系统和电视系统等其它分系统动态测角误差的检测。     

基于球杆仪的旋转轴几何误差测量和辨识

通过圆弧测量轨迹, 移动球杆仪测量球心在旋转工作台上3个安装位置的9项误差, 采用齐次变换理论建立几何误差辨识模型, 引入系数矩阵条件数进行安装参数的优化选取, 提出一种辨识旋转轴4项位置和6项运动误差的方法。最后, 在四轴数控加工中心上进行了测量和验证实验, 该方法可辨识出全部的几何误差项, 通过对几何误差计算出的预测值和球杆仪的测量值的比较, 预测值的绝对误差小于0. 003 mm, 具有辨识精度高、测量省时的优点。     

基于在线测量的滚动直线导轨副精度保持性测试方法及试验研究

针对滚动直线导轨副精度保持性检测要求,提出了一种基于激光位移传感器测距的滚动直线导轨副运动精度在线检测方法。根据相对运动定理,该方法将4个激光位移传感器在线测量的滑块相对导轨基准的距离变化量转化成导轨平行度和滑块偏转角的变化量。通过滚动直线导轨副精度保持性测试方法,在线测量滚动直线导轨副在实际运行过程中的精度损失量,并与滚动直线导轨副的离线数据对比,有效验证了测试原理的可行性。最后,从多方面进行了误差分析。     

标准硅球直径测量中的光路对准

针对标准单晶硅球直径精密测量的需要,本文在介绍标准硅球直径测量系统原理并分析其光路特点的基础上,根据建立的数学模型,对激光束斜入射标准板时产生的椭圆干涉图像进行了分析,并对不同入射角度时干涉环中心点带来的直径测量误差进行了研究.分析结果显示,在给定的实验条件下,当入射角为10~(-3) rad时,误差已达6.6nm.提出了一种精确调整光束垂直入射平板的方法,实验结果表明,此方法能够使光束入射角的调整优于10~(-5)rad,满足系统测量的要求.     

冷轧带钢板形分段接触式检测过程的力学建模与仿真

建立了冷轧带钢板形应力分段接触式检测过程的ANSYS有限元模型,引入欧式距离方法表征检测误差,分析了在不同板形缺陷模式下,板形辊弯曲变形、板形辊分段区域宽度、板形辊直径、带钢包角、带钢厚度、卷取张力、带钢张力横向分布不对度等因素对板形检测精度的影响。仿真结果表明:随着板形辊弯曲变形程度的增大,板形应力检测精度大幅度降低。随着板形辊分段区域宽度的增大,板形检测精度大幅度降低;而随着板形辊分段区域宽度的减小,板形检测精度提高,但提高的幅度随着分段区域宽度的减小而越来越小。卷取工艺张力越低,板形检测精度越低;且当卷取张力增大到某一值时,再继续增大卷取张力对板形检测精度影响甚小。随着卷取张力横向分布不对称度的增大,板形检测精度降低。板形检测辊直径大小、带钢包角的变化以及带钢厚度的变化对板形检测精度没有影响。     

具有新概念的运动误差及形状误差的分离法——虚位数据法

提出了一种基于信号重建的虚位数据法，用此方法，可以按需要任意选择只分离形状误差或只分离运动误差，或者任意安排分离这两类误差的先后顺序，而不必变更传统的形状误差检测－分离系统，方式灵活。     

关节臂式测量机动态误差分析与补偿

关节臂式测量机误差来源多且易累积放大,其动态误差分析与补偿成为了国内外学者研究的重点。本文通过分析热变形误差、测量力误差与角度编码误差三种主要误差因素,得出了关节臂式测量机工作的最佳温度值以及表征其动态误差的三种误差因子——最大定位误差（MPE）、残余定位误差（RPE）和关节转角值（JA）。针对以上误差因子,本文提出了将T-S模糊神经网络（T-S Fuzzy Neural Network, T-S FNN）在自学能力和大规模运算方面的优势以及模拟退火算法（Simulated Annealing, SA）对全局寻优的能力相结合的新补偿方法,并建立了模型。经正交实验表明本文提出的补偿方法使动态过程中的误差分别减小了88.8%、80.2%、71.3%,证明该模型能够有效提高测量机的动态测量精度。