环面蜗轮滚刀测量机

基于圆柱坐标系测量原理,采用电子展成法研制了一台环面蜗轮滚刀测量机用于环面蜗轮滚刀的快速测量。该测量机通过对3个运动轴的闭环控制,使测头沿着被测误差项的路径运动来获取数据并完成测量。介绍了测量机的工作原理与构成,其为卧式结构,由花岗石床身、精密密珠主轴、滑动导轨和闭环控制系统构成。开发了环面蜗轮滚刀测量软件,实现了环面滚刀各项误差的快速精密测量。实验显示:该仪器可以对切削刃螺旋线误差、刃口齿形误差和容屑槽周节误差进行测量,测量的合成不确定度分别为2.35、2.45和2.94μm,均小于圆柱齿轮滚刀标准GB/T6084-2001中对应误差项公差的1/3,满足AA级精度的环面滚刀各项误差的测量要求,验证了该测量机的功能与可靠性。该测量机也可以用于环面蜗杆、圆柱蜗杆及圆柱滚刀的测量。     

基于三轴测量机拓扑结构的单项几何误差模型

基于刚体模型和小角度假设,传统的几何误差模型采用传递矩阵建立几何误差与测量机空间误差的关系。但通过传递矩阵建立的几何误差模型难以清晰揭示各单项几何误差对空间误差的影响关系。为了更清楚地表达单项几何误差对空间误差的影响关系,基于三轴测量机拓扑结构建立了各单项几何误差模型,分析了测量机各项阿贝误差产生机制。利用所建立的单项几何误差模型分析各单项几何误差的影响权重,对自研测量机高权重几何误差进行辨识与补偿,结果表明,补偿后测量机测量直径150 mm平面与直径60 mm凹球面的PV值分别达到344.32 nm和161.74 nm,面形误差与波面干涉仪测量结果基本一致。单项几何误差模型有助于了解阿贝误差的产生机理;提出的几何误差权重计算方法有助于实现对测量机敏感误差的精确控制,指导高精度测量机结构设计与测量精度的提升。     

三坐标测量机在高速测量过程中的动态误差研究

本文研究了三坐标测量机在高速测量过程中的动态误差。以一台移动桥式三坐标测量机为例,分析了其动态误差的产生原因,建立了其动态误差的数学模型,并对动态误差进行了全面的测量和补偿。实验证明,三坐标测量机的动态误差具有一定的重复性,可用软件补偿,从而提高三坐标测量机快速测量的精度。     

零阿贝误差的纳米三坐标测量机工作台及误差分析

为避免常规三坐标测量机(CMM)中的阿贝误差,同时降低导轨运动误差对测量机测量不确定度的影响,研制了一种在三维测量方向上同时符合阿贝原则的纳米CMM工作台.该工作台做三维运动,x导轨和y导轨采用共平面结构;工作台三维测量系统的测量线正交于一点且正交点与测头中心点重合,x向和y向测量系统的测量线与xy导轨面共面.针对本工作台的特点,在参考常规三坐标测量机误差分析的基础上,详细分析了该工作台中各项误差的影响,给出了影响测量机不确定度的主要误差源,并对这些误差提出了修正方法.在研制的工作台上对一等量块进行了实验测试.结果显示,一等量块工作面的平面度测量标准差为11 nm,台阶高度标准差为21 nm,其中台阶高度测量平均值与检定值相差1 nm.理论分析和实验结果表明,所研制的工作台从结构上避免了CMM中多项误差源的影响,尤其是避免了阿贝误差的影响,可用于高精度的三维测量.     

三坐标测量机动态误差补偿的研究

本文研究了三坐标测量机在高速测量过程中的动态误差。针对一移动桥式三坐标测量机,分析了其动态误差的产生原因,建立了动态误差的数学模型,对动态误差进行了全面的测量和补偿。实验证明动态误差具有一定的重复性,可用软件补偿,从而提高三坐标测量机快速测量的精度。     

三坐标测量机高速测量下的动态综合误差分析

综合众多学者对三坐标测量机各组成部分误差的研究成果,对三坐标测量机的主要动态误差源进行了归纳,并从气浮导轨系统、机体结构、测头系统和测量系统四个方面分析了三坐标测量机高速测量时动态误差的产生原因及对测量结果的影响,为误差修正提供了参考依据。     

基于步距规的坐标测量机的误差补偿方法

数值误差补偿是提高三坐标测量机测量精度的经济而有效的手段。利用步距规在测量空间的不同位置与几何误差的数学关系,提出一种基于步距规的三坐标测量机的误差分析方法,得出三坐标测量机的定位误差、角摆误差、垂直度误差和直线度误差,并在三坐标测量机上进行了误差补偿实验,验证了该方法的有效性。该方法对机床导轨的几何误差分析也同样适用。     

纳米三坐标测量机的精度设计

利用现代精度设计思想,根据纳米三坐标测量机的结构设计,分析了影响其精度的各项误差源,提出所需检定仪器的具体技术指标;根据给定的精度指标设计合理的精度分配方案,精度设计的结果满足纳米三坐标测量机的测量精度要求。     

柔性关节式坐标测量机的误差源分析与建模

近30年来研究发展了可用于多种制造业的各种几何形体参数测量的柔性关节式坐标测量机,它具有灵活、轻便、价格较低等优点,适宜于现场使用,但限制其应用的关键就是其测量精度问题,本文首先建立测量机的测量模型,然后对影响测量机精度的误差源进行分析,建立更有效的误差模型。通过求出误差模型中各个参数并进行修正补偿后,大大提高测量机的精度,并分析了测量机存在最佳测量区域的问题。     

基于敏感度分析的曲轴综合测量机关键误差溯源

曲轴综合测量机通过一次装夹可完成对曲轴全部关键参数的精密测量,其测量精度对评定被测曲轴是否合格有着直接的影响,这使得分析该测量机各部件的几何误差对其测量精度的影响成为一个亟待解决的难题。针对上述问题,基于多体系统理论,结合曲轴综合测量机采用板式测头的结构特点,分析了测量机的拓扑结构和误差变换矩阵;基于推导的曲轴连杆颈几何方程,建立测量机的几何误差数学模型;利用矩阵微分法对曲轴回转过程中的各测点进行敏感度分析。结果表明:在21项几何误差中,对测量机X方向上测量精度影响最大的关键误差项主要有6项。通过该方法可有效识别影响曲轴测量精度的关键误差源,进而为误差补偿提供依据。     

悬臂梁式三坐标测量机的误差分析与修正

根据测量工字钢结晶器型腔的悬臂梁式三坐标测量机的结构进行了全误差源的分析,推导了计算主要误差来源的横臂梁的变形误差的计算数学模型。建立了悬臂梁式三坐标测量机的误差模型,并根据该误差模型进行了误差修正实验。试验结果证明:该误差模型可以减小并修正测量机的测量误差。     

坐标测量机测量短基准零件同轴度时误差过大问题的分析与解决

定性分析了三坐标测量机测量短基准零件同轴度时误差过大的原因。为控制测量误差 ,研制了可提高被测零件轴线与测量机坐标轴线平行性的装夹定位装置。     

三坐标测量机非刚性误差的分析与补偿

根据移动桥式三坐标测量机非刚性效应测量误差的分布特征 ,通过对坐标测量机构件进行受力变形分析与建模 ,对坐标测量机的非刚性效应测量误差进行了分析 ,为高精度坐标测量机的误差补偿技术提供了新的思路     

Measurement of form error of a probe tip ball for coordinate measuring machine (CMM) using a rotating reference sphere

This study presents a method of measurement of the form error of the tip ball in the tactile probing systems of a coordinate measuring machine (CMM) by using a rotating reference sphere. The measurement of the form error of the CMM probe tip was conducted without the use of additional external measuring instruments or sensors. The form errors of the probe tip ball and the reference sphere were separated from the probing coordinates of CMM by rotation of the reference sphere. The effectiveness of the proposed method was evaluated based on an uncertainty analysis. The uncertainty in measurement of diameter of the probe tip ball was estimated to be less than 0.5 μm.     

用坐标测量机测量圆柱斜齿轮各单项误差

提出了用坐标测量机测量渐开线圆柱斜齿轮各单项误差的想法,讨论了由计算机采集的数据计算齿轮单项误差的方法。     

基于高维拉格朗日插值法的三坐标测量机测量误差建模

目前对三坐标测量机测量误差建模的研究,常见的是低维模型,多元模型很少有学者探讨。本文仔细研究了从一元到二元的拉格朗日插值公式推导过程,找出了推导规律——降维思想,并利用该思想类推出了多元高阶拉格朗日插值公式。将该公式应用于三坐标测量机误差建模领域,取得了较好的建模效果。     

REVO五轴测量系统探针变形量标定及光栅值提取

REVOTM是基于正交式坐标测量机设计和应用的、能够同时实现高效高精度测量的动态测头系统.针对REVO五轴测量系统在非正交式坐标测量机中应用的问题,提出了REVO测头探针变形量的标定方法,并从测量系统返回的有限数据中分离出了各主轴的光栅数据,实现了测量点三维坐标数据的重构.实验验证了所提出标定方法和各主轴光栅值提取的有效性和正确性.实验结果表明,经过探针变形量补偿后,测量误差最大值从0.202 1 mm降低到0.000 9 mm,所提取出的各主轴光栅值变化量降低了两个数量级.     

基于多体系统运动学理论的坐标测量机误差自动建模

研究分析了运用多体系统运动学理论对复杂机械如坐标测量机进行误差建模的基本原理,介绍了误差自动建模过程。以FXYZ型立式三坐标测量机为例进行了误差建模,给出了空间误差模型具体数学表达式。理论分析和实际应用显示所述方法很好地解决了误差建模的通用性问题,为精度分析和误差补偿等提供了一个理想的误差建模方式。