分段法测量大尺寸样板

在工厂车间里,经常会碰到尺寸大于200mm的精密样板的测量,而万能工具显微镜纵向测量长度最大只有200mm,由于样板的形状特殊(图1),用量块组也不好测量,我们采取了分段测量法,制作如图2所示的辅助样板,既操作方便,又能保证测量精度。制作辅助样板时,l等于被测样板的实际厚度l_实;90°的两个面(可留空刀槽)表面粗糙变为Ra0.2尺寸30±0.01mm的两测量面a、b表面粗糙度为Ra0.025;两测量面的平行度不得大于0.5μm;其尺寸在立式光学     

用轴线转换法求圆柱度误差

本文提出的数据处理方法,是在测量轴线直线度和圆跳动(或圆度)的基础上,通过对实际轴线进行转换,确定其理想轴线,并按最小条件来评定圆柱度误差。一、原理简述设被测零件如图1所示,O—O连线为测量回转轴线,F_A、F_C及F_B分别为零件两端及中间三个截面的轮廓。由于实际轴线可能有弯曲、扭曲和各截面不相同的形状误差,三个截面轮廓的实际圆心都不一定和     

结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统

三维轮廓检测能力决定了光学自由曲面开发的进度和应用的范围。基于条纹反射法检测原理提出了一种结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统。该系统主要用于光学自由曲面轮廓的检测,以立体视觉测量得到的光学自由曲面轮廓数据作为初值,结合相位测量偏折法测量数据的迭代,得到精度更高的光学自由曲面轮廓测量结果。实验结果表明,该系统可测量直径为300 mm、倾斜角范围为±20°的自由曲面光学元件,系统的复合测量能力强,光学自由曲面的测量不确定度小于±1μm。     

圆弧轮廓圆度的评定与误差分析

为了提高圆弧轮廓的测评精度和效率,本文提出圆弧的圆度误差评定方法,基于最小二乘圆法研究圆弧的轮廓误差,建立模型目标函数并得到被测圆弧曲线半径与圆心误差的不确定度。最后通过模拟实验验证此方法测量精度较高,更符合圆弧误差的分布情况。     

基于改进遗传算法的等距型面轮廓参数及误差计算

等距型面轮廓曲线为非圆曲线,其参数测量和误差计算都比较困难,目前尚无统一的评价标准。本文根据圆的测量方法,采用最小包容区域法和改进的遗传算法来计算等距型面的轮廓参数及其误差,提高了等距型面轮廓曲线的测量精度,为等距型面的精确测量提供了一种新的计算方法。     

大工件高精度内孔圆柱度的自动测量方法研究

针对非回转体类大尺寸工件的高精度内孔圆柱度测量难题,提出一种新的测量方法。通过对圆柱度误差的评定方法和采点方式的分析对比,确定比对式接触测量方式。以卫星观测跟踪支架为例,确定测量点提取方案采用鸟笼法,评价方法采用最大内接圆柱法,圆柱度测头采用高精度传感器3个截面布置,每个截面圆周均布8个传感器方式,高精度驱动机构带动测头进入内孔自动完成测量,通过圆柱度的软件算法自动计算出圆柱度,并分析测量结果,其测量误差符合测量仪器的最大允许误差为工件公差的1/10原则,测量结果完全符合工件的精度要求。整体测量方案集成三坐标测量机和圆柱度测量专机,实现整个工件的自动化智能检测。     

发动机叶片型面轮廓度误差检测及评价

通过激光位移传感器采集叶片型面数据,并根据轮廓度定义,提出叶片型面截面线轮廓度误差、弯曲变形误差和扭转变形误差的检测评价方法。搭建了叶片型面检测装置,并通过该装置对航空发动机压气机四级叶片的型面进行检测评价。结果表明,该检测评定方法可靠有效。     

模具刃口轮廓误差综合测量

模具在现代工业生产中,以生产率高、成本低和节约原材料等特点,在各行各业中得到了广泛应用。在以刃口轮廓精度决定制成品精度的模具中,检测和提高模具刃口轮廓精度意义重大。目前,大部分模具生产企业采用样板测量,这种测量方法要事先制造样板,生产周期长,成本高,样板的制造精度影响模具刃口轮廓的测量精度。另外,样板测量只能定性测量,无法为模具刃口轮廓精度的提高提供数据。三坐标测量机测量精度高,但对生产现场的环境要求太高。因此,我们针对模具生产的特点,研究开发了能用于模具生产现场的测量仪,本测量仪测量精度高,通用性强。     

鲁棒性优化的混合四探针圆柱度测量方法

四点法在现场测量方面具有优越性,被广泛应用于圆柱度轴系轮廓重构中。为了进一步提高四点法的测量精度,构建了一种混合四点法测量模型。在第一个测量位置布置不同的探头角度并进行多次测量,为每个谐波系数提供多个候选解;针对单个谐波系数,根据传递矩阵从候选解集合中选取最优估计;将探针支架移动到第二个测量位置,重复上述步骤,直到测量全部截面;利用最优谐波系数得到整体圆柱度误差。实验证明,混合四点法比常规方法对误差源的测量具有更强的鲁棒性。     

一种非球面超精密单点磨削与形状误差补偿技术

随着各种小型的非球面光学零部件的广泛应用,其成型模具的制造精度要求也日趋提高.针对目前我国尚未完全掌握非球面模具的超精密磨削技术的情况,对超精密单点磨削和形状误差补偿方法进行研究.利用在位接触式的测量系统的测量数据重构实际的磨削轮廓曲线.根据实际磨削轮廓与目标轮廓之间的法向距离,求解出法向残余误差,并提出基于超精密单点斜轴磨削的形状误差补偿方法.利用超精密磨床对口径为6 mm的超硬碳化钨的非球面光学模具进行超精密磨削、在位测量与误差补偿试验,经过两次循环,其形状精度(Peak to valley,PV)从449 nm改善至182 nm.     

高精度不可见内回转曲面在线自适应测量

本文介绍一种测量精度为± 2微米的高精度计算机辅助二维在线测量系统的测量原理和方法。分析了系统精度 ,用双频激光干涉仪测量系统组成部分的误差 ,并通过软件方法进行补偿。用最小二乘原理对燕尾榫槽轮廓度加工误差进行误差分离和测量信息反馈 ,Minimax方法对轮廓度加工误差进行最优计算。     

航空发动机叶片型面叶展轮廓度CMM测量及评价技术

航空发动机叶片作为影响航空发动机性能的主要零部件，其加工质量和测量准确性决定了发动机的最终质量。在叶片加工中，叶展方向刚性最差，导致叶片在叶展方向容易产生加工变形。叶展轮廓度误差和叶展轮廓度变化率直接反映叶展方向误差。提出了三坐标测量机沿叶展方向截面对叶展轮廓测量路径的规划方法，研究了叶展轮廓度误差和叶展轮廓度变化率的计算方法。最后通过实例进行了验证，得到叶展轮廓度误差和叶展轮廓度变化率，实现叶片叶展方向形状符合程度的评价。     

侧铣表面点位轮廓误差预测方法

曲面加工工艺中需要对关键点位的轮廓度误差即点位轮廓误差进行预测,为了提高预测精度,提出了一种侧铣表面点位轮廓误差预测方法。首先利用刀触点和刀位点之间的几何关系,计算得到侧铣扫掠面上的轮廓点阵列;然后结合轮廓度误差的测量原理,利用NURBS曲面拟合方法构建了理想和实际加工表面模型,推导了预测点法线与实际加工表面交点的求解方法,实现了侧铣表面点位轮廓误差的预测;最后实验结果表明,预测值和测量值的差值都在0.006mm以内,且变化趋势相同,从而验证了该预测方法的有效性和准确性。     

面向伺服动态特性匹配的轮廓误差补偿控制研究

在多轴数控加工中,轮廓误差直接决定零件最终加工精度。交差耦合控制和任务坐标系法通过估计轮廓误差,并设计轮廓跟踪控制器来提高轮廓精度。这两种方法存在大曲率位置轮廓误差估计精度差,轮廓控制增益整定依赖于工程经验等问题。为此,从伺服轴动态特性匹配出发,提出了一种基于轮廓误差精确计算的轮廓误差补偿控制方法。根据足点定义,采用解析方法快速准确计算轮廓误差。将轮廓误差分量分别补偿到各伺服轴的速度环和转矩环,提高各伺服轴动态特性的匹配程度。采用两维和三维NURBS曲线开展轮廓跟踪试验。试验结果表明:所提出的轮廓误差计算方法可以精确求解轮廓误差;所提出的轮廓误差补偿控制方法不需要建立轮廓误差与伺服跟踪误差间的映射关系,且可通过调整控制器增益定量显著减小轮廓误差。     

用标准圆弧样板测量零件的半径偏差

用标准圆弧样板测量零件的圆弧半径,在工厂车间是最常见的方法,它是根据光隙的大小和位置来判断被测圆弧的合格与否。我们测得的光隙 f 值是被测圆弧的线轮廓度误差,而不是被测圆弧的半径偏差。国家标准已明确说,圆弧样板是用来检查零件的轮廓度误差,如图1所示,0.14mm 即为圆     

直接驱动Xy平台零相位误差跟踪新型交叉耦合控制

针对直接驱动XY平台高精密轮廓加工中存在的电气——机械延迟、系统参数不确定性及两轴驱动系统参数不匹配以及扰动等因素影响轮廓加工精度的问题,提出了将零相位误差跟踪控制(ZPETC)与新型交叉耦合控制相结合的策略对两轴的运动进行协调控制,实现跟踪误差与轮廓误差同时减小。ZPETC作为前馈跟踪控制器,提高了快速性,克服了伺服滞后,使系统实现准确跟踪,减小了跟踪误差,进而有利于减小轮廓误差;新型交叉耦合控制作用于两轴之间,将轮廓误差作为直接被控量进行实时补偿控制,特别有效地提高了轮廓精度并简化了控制器设计。仿真和实验结果表明所设计控制系统具有较好的跟踪性和鲁棒性,进而大大提高了跟踪精度和轮廓精度。     

提高傅立叶变换轮廓法测量三维物体轮廓陡峭度的方法

在简要地分析了傅立叶变换轮廓法（ＦＴＰ）和改进型傅立叶变换轮廓法（ＩＦＴＰ）测量三维物体形状轮廓的原理后，讨论了ＩＦＴＰ的不足，指出ＩＦＴＰ虽然提高了能测三维物体的陡峭度，但存在着人为引入的误差。针对ＩＦＴＰ的不足，提高了修改的方法，利用ＦＴＰ本身的特点，消除了人为误差，在提高测量陡峭度的同时，保证的测量的精度。     

圆弧金刚石砂轮三维几何形貌的在位检测和误差评价

针对非球面光学元件加工对圆弧金刚石砂轮形状误差测量的需求,提出了砂轮三维几何形貌在位检测与误差评价方法。建立了砂轮外圆面螺旋扫描轨迹测量数学模型,利用位移传感器获取了砂轮表面轮廓数据;对得到的数据匀滑滤波后沿圆周展开并进行插值处理,得到砂轮三维几何形貌。然后,根据非球面平行磨削加工特点,提出评价圆弧砂轮形状精度的指标。通过提取三维几何形貌轴截面轮廓,进行最小二乘圆弧拟合得到不同相位处的圆弧半径与圆心坐标,并由误差分离获得砂轮表面圆弧的圆度误差、圆周跳动误差及轮廓圆心轴向偏差。最后,对非球面加工圆弧金刚石砂轮进行检测,获得了砂轮的三维几何形貌以及多个关键尺寸及其误差数据:即圆弧金刚石砂轮的平均圆弧半径为55.442 3mm,半径波动极差为0.16mm,中央±8mm环带内圆弧的圆度误差约为5μm,圆周跳动误差约为2μm,截面轮廓圆心轴向位置相对偏差为0.008mm。根据检测结果,进行了大口径复杂非球面磨削实验,得到的元件面形P-V值为4.62μm,RMS值优于0.7μm,满足工程的实际需求。     

激光跟踪仪测角误差补偿

由于激光跟踪仪的角度测量精度直接影响仪器的测量精度,本文提出了用自准直仪结合多面棱体对跟踪仪金属圆光栅测角误差进行离散标定的方法。研究了基于谐波分析的误差补偿方法,取金属柱面圆光栅测角误差中幅值较大且相位基本不变的谐波分量建立了补偿模型,避免了最小二乘法不收敛的问题。分析了标定测角误差的不确定度,结果显示：水平测角精度补偿前后分别为1.60"和0.90",俯仰测角精度补偿前后分别为4.89"和0.91",精度分别提高了44%和81%,从角秒级提高到了亚角秒级。结果表明,提出的方法可为激光跟踪仪水平和俯仰轴系提供测角误差补偿,对类似测角系统的误差补偿也有参考价值。     

一种涡旋面轮廓度误差高精度评定算法的研究

为评定涡旋压缩机涡旋齿面轮廓度误差,提出了采用一种基于最小二乘法的逼近优化算法对涡旋面轮廓检测数据进行计算,并将计算结果与德国Zeiss公司UMC 550S型三坐标测量机的计算结果进行比较.最小二乘逼近优化算法与三坐标测量机的计算结果曲线重合度达99％以上,且精度均可达0.0001mm.结果表明了该算法的正确性和实用性,对涡旋面轮廓度误差进行高精度评定具有参考意义.