基于蒙特卡洛法的圆光栅测角误差分析与补偿

在一类以圆光栅传感器作为测角元件的舵机减速器力能传递实验中,圆光栅传感器的同轴度、读数头读数和仪器示值,这些传感器自身的误差会影响减速器转角的测量精度。本文以圆光栅传感器作为研究对象,分析了多种转角测量误差的导致因素,并将其归类为系统误差和随机误差;通过物理分析和数值计算获得了转角误差的分布特性,提出通过基于蒙特卡洛法(MCM)的不确定度计算获得实际转角的误差补偿量从而提升转角数据处理能力并提高转角测量精度的新方法。直方图仿真曲线给出了转角误差的概率分布规律,并以此计算了理论上的角度测量误差的补偿量。实验以某舵机减速器为测试设备依本文方法进行转角数据处理,结果将测角精度提高到角秒数量级(10″),证明了方法的有效性。     

基于扫描激光差动技术的圆度误差检测

为了提高回转体圆度误差测量精度,基于差动技术,并利用小波变换过滤算法及圆度误差最小二乘法模型,提出一种基于扫描激光差动技术的圆度误差检测系统。采用分光镜分束的方法,形成两束光强调制信号,从原理上消除偏心误差的影响。通过对一标定零件进行圆度误差测量实验,设定不同的实验条件,偏心量分别为2~4 mm,5~7 mm、8~9 mm,所测得圆度误差值相差不超过0.62 μm。表明测量系统可以有效消除偏心误差,完成对回转体零件圆度误差的检测。解决了目前圆度误差检测中回转轴偏心量误差消除难度大、测量效率低等问题,为高精度检测提供了一种新思路。     

基于三维激光技术的圆柱点云搬正及圆度计算

针对罐式集装箱在生产过程中因其自身结构和工艺把控,需要测量内容器圆度等几何尺寸的问题。本文提出基于三维激光扫描法的罐式集装箱内容器圆度尺寸获取方法。首先,通过扫描获取罐箱内容器全尺寸点云,并基于点云法向量算法去除内部加强筋板、管道等附件;然后,通过筒节椭圆拟合计算点云搬正角度,实现点云的高精度配准;最后,采用RANSAC中轴线拟合和欧氏距离计算,完成了内容器点云不同截面的圆度获取。与人工测量比较,该方法精度优于2 mm,同时测量时间在10 min左右,提高了测量效率,降低了劳动强度,为三维激光扫描用于工艺测量提供了解决方案。     

用劳埃德镜干涉原理进行圆度误差测量

提出一种应用线阵CCD自动测量圆度误差的新方法。论述了系统利用劳埃德镜干涉装置，通过线阵CCD图像处理系统自动测量圆度误差的工作原理及过程设计。测量结果表明，新的测量方法实现了圆度误差的实时精确在线测量。该测量系统具有一定的实用价值及较广阔的应用前景。     

基于改进三点测量法的圆径测量研究

三点测量圆度误差分离技术被广泛应用于工件形状的圆度误差和电机旋转的回转误差的分离算法中。而圆度误差能得以准确分离的关键在于合理配置三个位移传感器测头的安装角度,从而避免传递函数的分母为零的情况出现。然而,在具体实施过程中,位移传感器测头的角度安装误差是必然存在的,这就使得分析这一角度安装误差带来的影响变得尤为重要。基于经典的三点测量法模型,提出一种新的分析位移传感器测头的角度安装误差的模型。以三点测量法圆度测量中的圆径结果为目标,根据实际工况下的各种参数设置,定量分析了位移传感器测头的角度安装误差对最终结果的影响程度。最后,使用电容位移传感器开展工件外圆的圆径测量实验研究,确认了文中误差分析的有效性,圆径测量的重复性精度可以达到2 m以下。     

大尺寸筒状设备圆度误差测量系统

为了对大尺寸筒状设备进行圆度误差评定,研制了大尺寸筒状设备圆度误差测量系统。其结合了激光准直、图像处理等多方面技术对大尺寸筒状设备的圆度误差评定进行研究。首先,介绍了系统获取大尺寸筒状设备圆度数据的方式。然后,根据圆度数据的获取方式,提出了基于相邻测点位置关系的最小外接圆过滤算法。最后,验证该算法的过滤效率,并与同类算法在解算时间、解算结果两方面进行比较。实验结果表明:最小外接圆过滤算法解算时间较以往同类算法缩短了30%以上。系统CCD测量杆的测量精度达到0.7 mm。大尺寸筒状设备圆度误差测量系统满足工程需要,可对大尺寸筒状设备进行有效圆度误差评定。     

基于圆度评定方法的气浮轴系回转误差分析

大型气浮轴系相对于机械轴承具有较高的回转运动精度,主要应用于超精密测量和机械加工设备的回转主轴.以提供高精度的回转运动.大型气浮轴系回转运动精度高,但对回转误差的测量手段和方法较少,针对这一问题,采用基于圆度评定的方法对其分析,可以达到几十纳米的测量精度,满足了气浮轴系的精度要求.并且对偏心e和偏移d等参数对回转精度引起的误差进行了分析,通过数据分析发现:两种参数对气浮轴系回转精度的影响较大,偏移d对偏心e具有放大作用,所以得出:采用基于圆度评定方法的回转误差测量过程中还应该对这两项参数引入的误差进行分离,以保证对回转误差的更高精度的测量.     

基于CCD图像的圆度误差测量的研究

介绍了一种基于CCD图像的圆度误差测量系统,给出了利用数字图像处理技术进行图像采集、预处理、二值化、边缘检测、轮廓提取等,进而对圆度误差进行评定,分析了误差产生的原因.试验证明,用该方法提供圆度误差的评定是可行的,并具有先进性和实用性.     

一种基于单转位特征角的圆度误差分离方法研究

为提高光学标准球形状误差测量准确度,提出了 一种基于单转位特征角的圆度误差分离方法。本文方 法基于严格的数学原理,利用特征角在形状比较中参照作用,可完全回避开可能产生谐波抑 制的所有“盲 点”;通过一次转位,并分别将转位前后的采样数据进行傅里叶变换,在频域中实现 光学标准球圆度 误差和主轴径向回转误差的分离,再将分离后的数据变换到时域,可以在使分离后的信号在 进入滤波器之 前无任何信号损失,使得建模过程无任何原理误差,实现主轴径向回转误差和光学标准器 圆度误差的完 全分离。实验表明,当每周采样点数为1024、 转位特征角为21.09′时,分离后圆度误差包含所有频次的谐 波,无任何谐波抑制,表明光学标准球圆度误差与仪器主轴的回转误差得到严格分离。本文 方法不仅可以用 于超精密级光学标准球的圆度测量,而且可用于建立精度水平最高的理想的基/标准级圆度 测量系统。     

多传感器点云拼接误差的修正方法

为了减小激光三维扫描仪多传感器点云拼接误差的影响,提出了一种以圆柱体作为标准物体逐层修正拼接误差的简便方法。对标准物体扫描且拟合出各截面圆心坐标,并利用圆柱体实际半径值求得截面真值圆函数,将每层测量数据向真值圆函数进行平移刚性变换,求得该层的拼接误差和修正值。为了减小随机误差的影响,利用多次重复测量求得平均修正值,并用求出的平均修正值分别对圆柱体、长方棱柱体和石膏人体模特的不同位置的扫描结果进行了修正验证实验。从截面图的直观观察和定量数据测量两方面比较了修正前后的点云拼接效果,结果表明,修正后点云拼接更加光滑平顺,数据测量相对误差有显著降低。     

基于机器视觉薄零件高精度测量技术的研究

为快速准确检测薄零件几何量精度,提出了一种基于机器视觉的检测方法。根据具体的视场和精度要求,完成电荷耦合元件(CCD)传感器、镜头、光源等选型与硬件系统设计。开发了软件系统,采用双三次插值法细分图像后提取亚像素边缘,变权重最小二乘法拟合出零件轮廓的圆弧和直线,自动计算零件的圆度误差,中心距尺寸误差,并判断其是否合格。通过齿轮泵中间体零件的检测结果表明,本系统能快速准确检测中高精度(IT7级)薄零件的几何量精度,满足实际应用的需求。     

基于电子散斑干涉技术的圆度误差测量方法

分析现有圆度误差的几种测量方法的优、缺点后,提出一种基于电子散班干涉技术的圆度误差测量与评定的新方法,测量结果表明,新方法简单易行、精确度高,有一定的应用前景。     

基于线性神经网络处理圆度误差

圆度误差是机械零件及其互换性的重要指标,是产品质量的关键,这里提出一种基于线性神经网络计算圆度误差的方法.神经网络是一种非线性动力系统,具有运算和自适应的学习能力.本文首先分析线性神经网络的基本原理和实现方法,然后介绍利用神经网络进行圆度误差计算的详细方法,最后给出实验结果.仿真实验结果表明,本文介绍的方法可以有效、正确地评价圆度误差.该方法克服了利用最小二乘法评价圆度误差的局部收敛问题.     

回转内圆柱面的非拼接干涉测量方法

介绍了一个特殊结构的干涉测试方法和系统，基于Fizeau（菲索）干涉原理，通过一高精度直角圆锥镜来实现圆柱坐标系与直角坐标的转换。该系统可以用来测量360回转圆柱的表面形貌，并且无需图像拼接，可一次性获取整周的面形数据。通过对系统主成分误差的计算分析，及Matlab软件数值仿真，建立了圆柱坐标系下的误差校正矩阵。并针对一环形样品进行实际测量，测试结果经过主成分误差校正后，与Taylor Hobson接触式圆柱度仪的测量结果一致，通过最小二乘圆（LSC）的圆度评定方法计算得到的圆度误差值十分接近。实验结果表明:该测量方法可有效地实现圆柱体整周表面形貌的测量，解决了目前回转光学元件的测量难度大、测试效率低等问题。     

微型四旋翼无人机磁测系统误差的两步校准法研究

用于地磁测量的MEMS三轴磁阻传感器越来越普遍的应用到无人机上进行姿态测量,为提高磁测系统的测量精度需要对传感器误差进行分析和补偿。现采用了一种两步校准法,即首先利用基于最小二乘的椭球假设拟合法对三轴矢量磁传感器的零偏、灵敏度与不正交误差进行标定补偿,目的是得到准确正交的传感器坐标系;利用四位置法对标定后传感器坐标系与测量系统坐标系之间的安装误差进行校准,从而得到磁测系统坐标系下的准确测量数据。无磁转台实验表明：经两步法后测量的磁场模值误差均值由校准前的2900nT降低为900nT,校准效果明显;测量系统单轴（Z轴）的误差均值由2736nT降低为49nT,有效的验证了安装误差校准的正确性。通过实验数据比较得出此方法优于传统的摇摆法,实际操作简单,不需要高精度辅助设备,能够有效的应用于无人机姿态测量系统校准,提高姿态角解算精度。     

基于LabVIEW的圆度误差算法实现

文中对圆度误差评定算法进行了研究,为最小区域圆法、最大内切圆法设计了一种基于LabVIEW的迭代求优法,该算法以最小二乘圆圆心作为初始圆心,将中心最佳移动法与交叉弦法及三角形法则相结合,以得到最佳的理想圆心,并把这种算法用LabVIEW实现,提高了测试的精度和速度。     

以无衍射光为基准的内孔同轴度测量仪

沿着z轴方向传播的无衍射光决定了一条空间直线。加之无衍射光束的光轴比准直激光束稳定,适于作空间直线度/同轴度误差测量的直线基准。以无衍射光为基准,结合圆度测量及其修正技术,实现了一种内孔同轴度的高精度测量技术。介绍了内孔同轴度测量技术的工作原理,并从误差的理论分析和试验来作了证明。