精密离心机主轴回转误差测量仿真技术研究

精密离心机主轴回转误差直接影响精密离心机动态半径的测量、离心加速度输出精度以及精密离心机主轴运行安全性,必须精确测量主轴回转误差参数;介绍一种应用3个电容测微仪测试并分离主轴回转误差与圆度误差的方法,利用MATLAB对三只电容测微仪安装角度误差、主轴全周采样点数、测试系统本底噪声对主轴回转误差测试结果影响进行仿真分析,得出采样点数N、测微仪安装角度误差δα、δβ以及测试系统本底噪声对回转误差分离的影响,基于仿真结果确定了10-6量级精密离心机主轴回转误差测量的几个工程参数。该方法已应用于某高精度精密离心机主轴回转误差精密测试中,实测表明,转速在300 rpm内精密离心机纯回转误差测量结果为0.25 μm,满足10-6量级高精度精密离心机的研制指标需求。     

高精度传感器信息采集中的误差消除算法仿真

在高精度的传感器信息采集中,不同传感器传回的数据在属性和格式上都存在较大差异,经过融合后,传感器采集得到的数据属性会发生变化,造成变化不可控和数据融合误差.传统算法多经过了传感器信息融合步骤,一旦多个传感器传回数据融合差异较大,会造成采集得到的最终信息残差增大,结果失真.为了避免上述缺陷,提出了一种多阶函数误差补偿算法的高精度传感信息融合误差消除方法.利用粒子群优化方法,能够对传感器测控数据进行收集和融合处理.利用多阶函数误差补偿方法,能够对传感器中的融合误差进行消除.实验结果表明,利用改进算法能够有效消除传感器数据采集中的误差,从而提高传感器数据采集数据的精度,为不同行业提供了准确的决策依据.     

基于PXI的空气主轴回转及倾角误差测试系统设计

在对高精度精密离心机性能进行评价时,离心机空气主轴的回转误差和倾角误差是两个关键的考核指标;为了能够同时对空气主轴的回转误差和倾角误差进行测量,在三点法回转误差测量与分离技术的基础上,提出了一种两层三点法回转误差测量方法;针对该方法,设计了测试系统的软硬件结构,并基于PXI总线搭建了测试系统的硬件部分,在Labview开发环境下开发了误差测量与分离软件;利用该系统对在10-6级精密离心机的空气主轴回转级倾角误差进行了测试,验证了所提方法的有效性和可行性。     

数据采集的硬件自校准方法与FPGA实现

为消除数据采集系统中的失调误差和增益误差,满足系统实时性要求,提出了一种基于FPGA的数据采集自校准方法.该方法给出了适于硬件处理的数据自校准模型,并在FPGA中采用硬件流水结构,解决了硬件除法、校准参数自适应等问题,实现了对采集数据的均值滤波、自适应校准功能.实验结果表明,该方法能提高数据采集系统的精度和实时性能.     

基于电容传感器的大型工件圆度误差测量系统

轴类回转工件的圆度误差是衡量机床加工水平的重要指标.针对大直径轴类工件无法采用传统圆度仪进行圆度误差测量,介绍了三点法测量轴类回转工件圆度误差的理论基础、数学模型.采用非接触式电容传感器进行微位移测量,介绍了传感器结构与测量电路基本原理,搭建了适用于圆度误差测量基于电容传感器的硬件系统,应用虚拟仪器技术开发了可用于数据采集、线性校正、误差分离与评定的专用测试系统.最后进行了测试实验,通过对多次测量数据的分析评定测量系统的可靠性与精度.     

磨煤机磨辊滚动轴承回转误差测量研究

为了消除误差测量中的轴承偏心问题，研究中速辊式磨煤机磨辊滚动轴承回转误差测量技术。建立磨辊轴承回转误差运动分析模型获取传感器信号，采集误差数据回转误差谐波分析，获取各误差指标测量值。经实验论证分析，在定常载荷实验条件下，该文方法回转误差测量结果在5%以下，回转误差随预紧力增大而减小，较为准确地反映预紧力变化对轴承回转误差运动的影响。     

基于Attention-LSTM的CNC刀具破损在线检测系统

为了在数控（CNC）机床批量加工过程中对刀具破损进行检测以减少残次产品,提出一种利用机床主轴功率信息,基于Attention-LSTM的CNC生产线刀具破损在线监测方法。该方法以数控系统内置传感器作为数据源获取机床主轴功率时间序列,在数据采集环节中,需要分辨加工过程中的不同工序以及该工序所使用的刀具编号。因此,在数据采集环节中,同时对数控代码和主轴功率进行采集,使用数控代码解析方式对采集数据进行处理,完成加工过程的工序识别,再使用Attention-LSTM算法对主轴功率数据进行预测,然后利用DTW算法计算时间序列相似度。加工过程功率时间序列和标准时间序列之间的相似程度应当处于合理的阈值范围内,否则认为此次加工过程中发生刀具破损。以FANUC数控系统为平台进行实验,验证了刀具破损识别的准确率。     

机床主轴热误差建模算法*

针对机床主轴热误差补偿过程中现有建模方法的不足,提出一种新的热误差建模算法。首先应用FCM算法将众多温度测点予以分类,减少测点数量,提高测量精度。其次应用GCA算法对同类测点的热敏感度进行排序,选出该类中的关键测点。最后以优选出的测点为输入变量,以热位移为输出变量,利用ANFIS进行热误差模型设计,并与BP算法建立的模型进行了比较。实验数据表明：该方法降低了机床热误差,具有预测精度高的优点,能较好的实现机床主轴热误差的补偿。     

数控车床主轴系统误差测试及分析

机床主轴部件的动态和热特性是衡量机床性能水平的重要技术指标。主轴误差测试及误差分析一直是检测及提高机床性能的重要手段。本文在分析主轴动态和热态性能的基础上,针对具体的数控机床重点研究如何通过实验方法获得机床的回转误差和热漂移误差分析方法。     

基于LabVIEW的机床热误差检测系统设计

针对机床高速旋转主轴的安装偏心及各种外界干扰对热误差精确测量的影响,本文选用了精度较高的电容式位移传感器及NI数据采集卡,基于LabVIEW平台开发了一套机床温度和位移数据实时检测系统。该检测系统可实现在主轴高速旋转下位移数据的高速率采样,并采用软件数字滤波方法对位移数据处理。最后将该检测系统进行实验测量,实验结果表明该检测系统具有一定的实用性。     

基于新型卡尔曼滤波算法的称重系统实现研究

针对信号采集中存在脉冲干扰和高斯白噪声引起的误差问题,提出了基于新型卡尔曼滤波算法的称重系统实现方案,给出了该称重系统的组成。该算法对信号进行阈值和防脉冲干扰滤波,在防脉冲干扰滤波过程中不断优化阈值滤波中的对比值,消除了干扰幅度较大的非周期脉冲信号;将信号送入下一级滤波器进行时间更新、测量更新,消除了高斯白噪声干扰。一系列试验表明,测量范围内系统灵敏度约为0.15 mV/kg;最大差值为0.1 kg,准确度达到99.7%;经过新型卡尔曼滤波后误差均处于0.4%以下,相比使用传统的卡尔曼滤波算法,系统精度提高到4.5倍。     

基于盲源分离的地震资料去噪技术

研究地震数据准确采集问题,针对地震噪声淹没在强机器噪声中,对有效地震信号的提取传统方法已经不再适用.在进行地震勘探数据采集时,经常会受到机械设备的强噪声干扰.为有效分离信号找出新技术,提出盲源分离(BSS)技术,可以在统计独立的意义下对混合信号进行分离.用BSS的原理和算法,结合地震数据的信噪模型分析,重点利用BSS来消除机器噪声.仿真结果表明,BSS在消除机器噪声的同时,能够很好的保护有效地震信号,可以大大提高资料的信噪比,为应用提供了参考.     

虚拟仪器系统误差的软件消除算法

为了提高测量精度,设计并实现了虚拟仪器系统误差的软件消除算法。以LabVIEW为开发软件,PCI输入/输出卡为信号采集和输出控制构建虚拟仪器系统;根据组成将误差分为：软件误差和硬件误差。软件误差来源于开发软件,消除方法具有多样性;硬件误差消除算法：采集一定量的数据值并按大小排序,删除序列中较大和较小的数据值,将剩下的数据值求平均得平均值,再将它加上表头检定值即为测试值。实验结果表明,算法能有效消除误差。     

基于加速度分离算法的姿态测量方法研究

针对运动状态下探测器姿态解算精度不高的问题,提出了一种基于加速度分离算法的姿态测量方法。首先,分别利用椭球拟合法和建模法对加速度计、陀螺仪进行误差补偿,保证了MEMS传感器初始测量数据的精度。其次,提出了一种分离运动加速度的方法,以消除运动对加速度计测量数据的影响。最后,结合加速度分离算法实现了基于卡尔曼滤波器的高精度姿态解算。模拟实验结果表明,该姿态测量方法具有较高的精度和抗干扰能力,在变加速运动时姿态误差减小了70%以上,满足了设计的要求。     

时栅角位移传感器误差分离与建模方法研究

为实现时栅角位移传感器的误差分离,进而对其误差进行修正,提高时栅角位移传感器的测量精度,采用多路信号叠加原理,针对时栅角位移传感器的定子和转子在加工过程中存在的误差进行分离,消除了大部分的长周期误差,并对分离出来的误差成分进行谐波分析,建立误差修正模型,利用该模型对时栅角位移传感器的定子和转子的线槽分度误差进行修正,修正后的场式时栅角位移传感器的测量精度显著提高,精度优于±2"。实验证明,这种误差分离的方法对消除圆周分度误差十分有效,所建立的误差修正模型对传感器误差修正效果明显。     

基于蜂群算法的机床主轴对流换热系数优化（英文）北大核心CSCD

机床主轴温度场分析是一种减少主轴热误差,提高主轴精度及其稳定性的重要方法。作为热分析边界条件中关键参数的对流换热系数,其值的大小反映了主轴零部件表面与空气对流换热的强度,对主轴有限元温度场分析结果的影响最为明显。深入研究主轴对流换热系数的影响因素,提出一种基于人工蜂群优化算法的机床主轴换热系数优化算法。实验表明,提出的蜂群算法能够根据环境温度和转速而自动寻找优化的主轴换热系数。     

基于支持向量机回归的滚齿机热误差补偿模型

研究数控加工精度优化控制问题,由于滚齿加工过程中机床关键部件发热导致主轴热变形、实际加工点发生偏移,引起齿轮加工误差.针对零传动数控滚齿机存在的热误差,对机床结构特征进行分析,并确定热误差形成的原因和关键热源点.为解决上述问题,提出分别在工件轴向、水平径向和滚刀轴向针对热变形量与热源点温度关系建立非线性误差补偿模型.采用支持向量机回归方法建模,并结合贝叶斯理论,实现了估计系统噪声水平,同时提出确定模型超参数的方法,将超参数搜索范围限定在二维直线上,可避免搜索的盲目性,时间开销小于传统方法.实验结果表明,改进模型比常用最小二乘法有更好的误差拟合效果且效率较高,模型输出值作为误差补偿量可有效提高齿轮加工精度.     

一种船舶精确时间同步数据采集监测方法

为了提高船舶数据采集的准确性和监测的实时性,减小由于数据采集时间不同步带来的误差,提出了一种精确时间同步下船舶数据采集监测的方法。该方法利用基于IEEE 1588的精确同步秒脉冲信号触发数据采集,将盖有"时间戳"的数据放入缓冲区,保证数据完整上传至处理中心;利用FPGA完成秒脉冲信号的控制和信号的采集与处理等时序的逻辑操作,由上层处理中心经由以太网进行数据传输,完成精确的数据采集、实时监测。仿真和测试结果表明,该方法能够完成精确时间同步数据采集监测,满足电力系统各方面测试精度的要求,对进一步提高船舶数据的精确可用性具有重大意义。     

数控回转工作台的几何误差测量和建模

作为五轴数控机床的关键零部件,数控回转工作台能够实现C轴和A轴的回转进给与定位,其精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。以此为研究背景,建立了回转工作台的空间误差模型,对回转工作台的几何误差进行测量,并建立了误差补偿的数学模型,为最终进行机床的误差补偿提供依据,从而实现数控加工中心加工精度的提高。     

磁盘伺服图形光刻机主轴稳速系统设计

叙述了影响磁盘伺服图形光刻机主轴转速误差主要来源，分析了主轴稳速系统是实现光刻机均匀刻录不可缺少的重要环节，提出了提高主轴稳速精度具体设计方案。