基于FPGA技术消除光电编码器抖动干扰的设计

光电编码器是常用于检测车床主轴系统的转速和角位移,也经常在伺服系统中用于检测伺服电机的转速.机械振动会不可避免地导致其主码盘的振动,从而引起输出波形的畸变,引起计数错误,使伺服驱动系统不能正常运行,影响机床的加工精度和定位精度.本文针对减少光电编码器计数误差的问题,提出了利用FPGA技术可以有效地消除抖动和干扰的方法.通过实际运行证明,该方法具有灵活、可靠优点.     

实现装配焊接的双主轴摩擦焊机的研究

根据微型汽车传动轴轴管叉焊接总成的相位精度和长度精度要求,结合摩擦焊工艺特征,研究设计了一种双主轴相位摩擦焊机。该焊机可同时完成两道焊缝,实现了轴管叉焊接总成的装配焊接。通过小批量焊接试验和对焊件的综合考核,验证了所设计制造的双主轴相位摩擦焊机在实现轴管叉焊接总成装配焊接的精度和稳定性,既降低了成本又提高了效率。     

一种快速的绝对相位求解算法及其在高温锻件自动化测量中的应用北大核心CSCD

为提高基于结构光的高温锻件在线自动化测量的光栅投影与相位计算速度、减小零件热辐射对测量精度的影响、降低环境振动造成的精度损失,提出了一种只需要4幅不同频率光栅投影的、不需要相移的快速相位求解算法。在分析传统多频4步相移的相位求解对高温锻件测量效率与精度影响的基础上,首先,从余弦光栅图像中分离出交流分量,对其利用离散信号的希尔伯特变换代替多步相移来计算相位;然后,根据多频外差法的频率混合得到合成频率的合成相位图;最后,根据相应的反三角函数的值域区间,对合成相位进行平移计算展开相位。仿真结果表明,该方法可以显著提高计算效率,有效减少测量过程停留,降低热辐射和振动对测量精度的影响。现场测量结果表明,该方法可以满足锻件全尺寸数据的测量需求,为锻造过程实时监控、及时消除异常波动、提高和控制锻件精度提供了保障。     

基于光栅投影的焊后焊缝表面三维测量

焊缝表面三维轮廓是评价焊后焊缝质量的重要指标,针对常用线结构光扫描进行焊缝测量时无法兼顾测量速度与精度等问题,设计并搭建了一种基于面结构光光栅投影的焊缝三维轮廓测量系统. 首先,通过数字光处理(digital light processing,DLP)投影仪向焊缝表面投射面结构光光栅条纹图像,摄像机获取变形调制条纹,利用四步相移法结合多频外差时域解相算法准确地实现了变形光栅条纹相位主值的解算和相位的展开.然后,利用平面靶标结合精密平移台获取空间点阵列的方法实现了对模型参数的标定,该标定方法精度高、可操作性强、结构稳定.最后,采用空间相位映射模型实现焊缝相位信息到高度信息的转换,实现焊缝三维轮廓的测量.结果表明,该测量方法能很好的表现焊缝细节信息,测量结果准确,测量精度能达到0.0968 mm,可以为焊后焊缝外观检测与评价提供可靠数据.     

铝合金异相位电磁连铸技术研究

提出一种新型的电磁铸造工艺--异相位电磁铸造,并在Al-Mg-Si系合金水平连铸过程中进行实验.异相位电磁铸造技术是通过对常规铝合金铸造用的结晶器结构进行改进,在其外围配置两组励磁线圈,通之以频率相同、相位不同的交流电.在异相位交变磁场与熔体的交互作用下,熔体内产生电磁力驱动的强迫对流.通过实际测量考察了熔体中磁场的分布和磁场作用对熔体温度场的影响,通过显微组织观测考察了异相位磁场对铸锭铸态组织的影响.结果表明,异相位磁场作用使熔体得到充分搅拌,熔体温度场趋于均匀,铸态组织得到显著细化.     

超声TOFD法检测信号相位识别技术

超声TOFD（time of flight diffraction,衍射时差）法检测信号中的相位信息是缺陷定性识别及定量测量的重要参量,但受检测系统影响,原始信号的相位特征不明显.针对传统维纳逆滤波解卷积技术在提高超声检测信号时间分辨力上的不足,采用一种基于谱外推的改进维纳逆滤波方法对超声TOFD法检测信号进行处理.分别采用传统及改进的维纳逆滤波技术对计算机仿真及缺陷实测信号进行处理,并将结果进行分析比较.结果表明,基于谱外推的改进方法能有效提高信号的时间分辨力,提取与缺陷形态相关的相位信息,从而为缺陷的定性识别及定量测量提供依据.     

可任意分度的大型曲轴连杆颈磨削夹具设计

阐述了大型曲轴连杆颈在磨削时所采用的相位分度定位和夹持技术的重要性。详细介绍了可任意分度的曲轴连杆颈磨削夹具的设计思路和结构特点。通过对实例的分析,设计了一种可加工各类规格曲轴的夹具。新型夹具提高了在曲轴连杆颈加工中的偏心调整以及相位分度的精度,从而提高了曲轴生产的效率。     

基于双频超声波及其相位的高精度测距方法

利用二个不同频率的超声波进行目标距离探测,可以提高探测设备的作用距离并提高测量精度。本文提出一种基于双频测距的基本原理,再利用回波的相位信息进一步提高探测精度的高精度测距方法。该方法是一种相位测量方法,但是由于相位测量存在以２π为周期的多值解,从而造成解的不确定性。为了消除这种不确定性,再引入通常的包络检测来消除这种炒确定性,从而实现高精度测距。本文提出的方法在无损检测等领域得到很好的应用。     

基于相位谱延时估计的波速估算方法

研究了基于相位谱的时间延迟估计原理及其算法。将其应用到基于冲击反射法的双传感器测量应力波波速方法中,解决了传统的直接观察法中的人为误差的影响和噪声对测量精度的影响,降低了测量误差,波速数据具有更好的一致性,取得了满意的试验结果。     

定向装配法在精密主轴装配中的应用

定向装配法是提高精密机床主轴装配精度的有效方法之一.分析了装配过程中主轴前后轴承误差对机床主轴精度的影响,介绍了定向装配方法的原理及实现方法,将这一方法运用在某高精度主轴装配中,取得了较好的效果.     

基于蝙蝠算法优化的小波神经网络车床主轴热误差建模

为提高数控车床主轴热误差的预测精度,以某型号数控车床主轴为研究对象,提出基于小波神经网络(WNN)的主轴热误差建模方法。利用K-means++聚类结合相关性分析理论,将温度测点从10个减小到2个。针对小波神经网络对初始值敏感的问题,采用蝙蝠算法(BA)将预测输出值与实验测量值之差的绝对值作为个体适应度函数,将蝙蝠个体的位置向量映射为小波神经网络的初始连接权值、尺度因子及平移因子,实现对小波神经网络初始值的优化。利用优化后的小波神经网络建立车床主轴热误差预测模型,与未优化的小波神经网络和BP神经网络预测模型对比。结果表明:BA-WNN对主轴轴向热误差的预测精度较高、残差较小、预测能力更强。     

数控车床热误差建模与补偿研究

数控机床热变形引起的误差通常占到总体误差的40%~70%。以某公司生产的某型卧式数控车床为研究对象,检测主轴热误差和X进给轴热误差,基于最小二乘法对该机床主轴X、Y、Z向和X进给轴分别建立热误差模型。考虑到实测环境温度相对参考温度20℃时滚珠丝杠伸长的因素,对主轴热误差实测值进行了修正。根据主轴X向修正后的热误差模型和X进给轴热误差模型建立了X轴综合热误差模型,并采用西门子840D系统进行了热误差补偿试验,热误差降低了54.5%,CP值由1.34提升至1.88,证明此该建模与补偿方法有效、可行。     

SC125大型CNC数控车床控制系统的改造

针对罗马尼亚SC125型数控立车主轴定位分度系统问题，提出了用西门子CNC控制交流伺服进给系统进行改造的方案，并进行了有关硬件和软件设计，完成了主轴分度定位控制的高性能数控机床的改造，使该立车具有七种工作模式，实现车削与铣削为一体的两种控制方式。通过误差补偿达到了较高定位精度。完成了电气驱动系统的改造。     

车削激励下主轴高精度轴心轨迹在线测试研究

数控机床主轴是机床上的一个重要部件,它是刀具或工件的相对位置基准和运动基准。主轴轴心的动态运动特性直接影响着被加工零件的加工精度及表面粗糙度,同时主轴的轴心轨迹作为机床主轴运行的重要图形征兆,能够形象、直观地反映机床设备综合性的误差状况。针对主轴轴心轨迹在线测试问题,搭建了适用于工业现场环境的在线测试系统。通过对友嘉FTC-20型数控车床进行测试,研究了主轴在空载、车削两种状态下轴心轨迹的变化,并对实验结果进行了分析。实验表明:该系统能够准确地分离主轴的圆度误差和主轴轴心轨迹,为后续进行机床主轴的故障评估及建立故障自动识别系统提供基础。     

变频器在车床主轴控制上的应用

车床是机加工母机的重要品种,而主轴则是车床的主要部件,采用矢量控制变频器对主轴运动进行有效的控制,是当前数控车床技术改造过程中的重要环节。本文描述了一例变频器对车床主轴的控制方法,同时探讨了变频器的工作原理和使用方法。     

开关磁阻调速式车床主轴及其数控方法

介绍了开关磁阻调速式车床主轴的结构、机理及其数控方法.在分析目前车床主轴驱动情况的基础上,提出了用开关磁阻调速驱动车床主轴的机理,并进行了驱动系统结构设计和控制系统设计,同时设计了其数控方法.利用开关磁阻数字无级调速代替齿轮调速,用电机的制动反转功能代替离合器、制动器和机械换向机构.应用结果证明,开关磁阻调速式车床主轴具有无级调速范围宽、稳速精度高、加速减速时间短等优点,是一种简单易行、节能高效的车床主轴驱动方法,在机床领域有广阔的应用前景.     

数控车床主轴回转精度寿命的灰色预测

将数控车床主轴回转精度的过去及现在已知的或非确知的情况,视作一个灰色系统。通过定期检测5台同一型号数控车床主轴的径向跳动误差、轴向窜动误差和卡盘端面跳动误差值,构成原始等间隔数据序列。据此建立灰色系统GM(1,1)模型,求解灰色系统的微分方程。结果表明:通过残差模型的修正提高了计算精度;修正后的GM(1,1)模型可用来预测数控车床的主轴回转精度寿命,为数控车床的后期检修周期、更换主轴轴承、恢复机床精度提供了依据。     

FANUCSeries0i-D数控系统实现自动变速解析

一台FANUC Series 0i -D系统的数控立式车床,其主轴是由普通三相交流异步电动机来驱动的,共有16级转速,转速的变换是由电磁阀推动液压拔叉来实现的.应用户要求,AUTO方式下,通过编写M、S指令能实现自动变速.在经过多次的研究、修改PLC控制程序,车间现场调试,最终实现了此功能.本文主要介绍了有级调速实现自...     

Calibration system based on a laser interferometer for kinematic accuracy assessment on machine tools

This paper deals with a method for the dynamic calibration of the kinematic accuracy of lathes and thread grinding machines in screw-cutting mode but free of load. It utilizes a precision polygon mounted on the spindle, in conjunction with a trigger device to generate angular pulses. A laser interferometer system assesses the longitudinal position of the saddle with respect to a cube-corner affixed on the chuck. As the spindle rotates, a string of pulses is generated by the angular trigger device. These pulses are used for triggering the laser interferometer. A software package has been elaborated to enable on-the-fly data acquisition and to display the kinematic errors in graphical form. The components of the kinematic error considered are the progressive pitch error, the cyclic error and spindle-free float. Application of this kinematic error calibrator on a universal and a CNC lathe has been carried out. Test results are presented and commented.     

正倒立车设计及关键技术研究

为实现盘类零件的自动化加工,设计具有上下双主轴的正倒立车的主机结构及机械传动机构。为克服卡盘卡爪间隙导致的工件轴向跳动误差,研究斜柱后拉式卡盘的工作原理,推导其夹紧力和后拉力的计算公式。为实现正倒立车自动化下料功能,在刀架的工位上设计气钳机构,并研究具有气钳机构刀架的刀具干涉图。设计正倒立车控制主轴卡盘和刀架松开夹紧动作的液压气动系统。以汽车刹车盘零件为典型应用实例,分析基于正倒立车的盘类零件的加工工艺。