主轴回转误差测试中连续模型的建立及误差评定的一个辅助特征量

主轴回转误差的测试、建模及评定一直为机械制造研究人员所重视。本文首先介绍了主轴回转误差测试的“实时测速跟踪法”,分析了现有建立回转误差连续模型的快速傅里叶交换方法的缺陷,提出了建立回转误差(或工件圆轮廊误差)连续模型的MP方法,给出了仿真及实测结果。最后提出误差评定的一个辅助特征量,并对其进行了仿真及实测验证。     

用于识别回转误差模型参数的时序法

本文以时序分析为基础,以 AR 模型建模,提出利用 Marple 算法及最小二乘或逐步回归分析辩识主轴回转误差频率、幅值和相位的方法,从而实现快速、高分辩率的参数识别,这对分离主轴回转误差测量基准球安装偏心,分析主轴回转误差源以及选择使用机床都具有重要的意义。实践表明,这种方法同样适用于工件圆度误差的处理。     

车床主轴回转误差的计算机辅助测试系统

近十年来,车床主轴回转误差的动态测试在向两个方面发展,一是以模拟量测试系统逐渐发展成为计算机辅助的数字量测试系统,二是从单一的测量径向回转误差的系统发展为同时测量径向、摆角和轴向回转误差的系统。我们研制的车床主轴回转误差计算机辅助测试系统,则既能测量径向、摆角和轴向回转误差,又能绘制各种误差曲线图,进行快速富里哀分析和相关分析,并打印出各种误差值。现将该系统的有关情况作一简要介绍。图1所示为该测量系统框图。测量时,被测车床卡盘上粘有一金属丝,转动周期信号经     

一种基于多步法的高精密主轴回转误差分离算法

论述了多步法回转误差分离算法的技术原理,提出了频域混合补偿法误差分离算法,通过分析采集到的误差数据中主轴回转误差、圆度误差等成分的频域特性,利用傅里叶变换得到误差的谐波分量,通过剔除、补偿等方式分离偏心误差、圆度误差,从而得到主轴回转误差,该算法能很好地解决谐波抑制问题。通过圆度仪在工作现场采集数据进行仿真分析,实验验证该方法的可行性,并用最小二乘法对结果进行评定。三、四、五步法得到的圆度误差评定值与厂家给出的圆度误差40 nm间的差分别为118 nm、113 nm、145 nm,而频域混合补偿法分离出的圆度误差评定值为54 nm,与40 nm仅相差14 nm,可以看出频域混合补偿法对误差的分离效果明显优于多步法的误差分离效果。     

基于小波降噪和短时傅里叶变换的主轴突加不平衡非平稳信号分析

针对主轴运行过程中突加不平衡而产生的非平稳信号无法采用传统的傅里叶变换对信号进行分析处理的问题,提出一种采用小波降噪与短时傅里叶变换相结合对主轴振动特征信息进行准确提取的方法,该方法利用小波降噪技术对非平稳信号进行滤波处理,再对滤波处理后的信号进行重构,最后通过短时傅里叶变换精确获取主轴振动幅值,通过仿真和实验验证了该方法的有效性。     

关于用matlab实现傅里叶变换的探讨

基于matlab强大的数值计算功能,借助快速傅里叶变换,建立一个函数的快速傅里叶变换和逆变换的模型,并进行运行和分析,实现快速傅里叶变换在信号处理方面的强大而简捷的功能。傅里叶分析就是我们测量出复杂波形,然后寻求确定其中有哪些频率成分。确定一个已知波形的频谱的过程。快速傅里叶变换是一种计算机算法,它从计算机采集到的数据中计算频谱。用快速傅里叶分析可以把复杂信号分解成简谐信号之和,看到信号的本质。     

高精密机床主轴回转误差在线测试系统

为实现对高精度机床主轴回转误差的在线实时测量,根据机床机械结构特点,采用标准球及外基准测量方法间接对机床主轴径向位移进行测量,并利用三点法误差分离算法将主轴圆度误差与回转误差分离,得到纯回转误差。依据所提出的测试方法,基于PXI总线数据采集技术建立测试系统硬件部分,并利用PXI外部时钟同步采集卡实现主轴径向位移信息的等角度同步采样;在LabVIEW开发环境下,开发在线测试软件,对回转误差进行在线分离。利用该系统对某机床进行在线测试,测试结果表明,测试系统可以在线将机床主轴纯回转误差从径向位移信息中分离出来,并达到较高的测试准确度。     

基于MCSA的异步电机测速系统研究

在满足实时测速的前提下,直接对电机定子电流使用离散傅里叶变换,会带来频谱分辨率差、能量泄漏等问题,从而不能准确获取电机转速信息.为此,提出一种结合快速傅里叶变换、加窗函数、频谱细分和信号识别的综合算法.即将经过调理采样之后的信号加上布莱克曼窗或者凯塞窗,再对其进行复调制高分辨率的快速傅里叶变换,最后有效获取转子信号频率并求出电机速度.实验结果表明,本测速系统测量时间较短且具有较高的测量精度.     

EFPI光纤传感器腔长解调方法研究

研究了非本征型法布里-珀罗干涉(EFPI)光纤传感器系统的传感原理和腔长解调方法,考虑到EFPI传感器的腔长解调精度会直接影响到传感系统的稳定性和测量精确性,提出了一种新的基于傅里叶变换的腔长解调方法。该方法利用傅里叶变换的频移性,有效地消除了快速傅里叶变换的栅栏效应,提高了傅里叶变换的精度。理论和实践证明,相比传统的快速傅里叶变换方法,这种利用傅里叶变换频移特性的方法的解调精度至少提高10倍。     

主轴回转误差的信息特性分析

本文论述主轴回转误差的信息特性,指明了主轴回转误差的信源—信道—信宿,并推算出其信息熵的计算公式。通过对主轴回转误差的测量获得了信息,使原始不确定度得以减小,但仍有残留熵。文中推算了残留熵的计算公式、表示测量误差淹没信息作用的测量误差熵值和熵系数。最后对测量所得信号的处理及分析方法。作了讨论。     

主轴回转误差分析仪校准方法北大核心CSCD

针对超精密机床主轴回转误差分析仪校准难的问题,分析了主轴回转误差分析仪的系统组成及测量原理,提出了一种基于示值误差、线性度、重复性等主要计量特性的校准方法;搭建了一种专用的校准装置,该装置采用纳米微动台进行位移驱动,采用高精度激光干涉仪作为计量标准,测量线符合阿贝原则,能够在普通实验环境条件下实现:位移范围±1mm内最佳测量能力优于10 nm,10 min内示值稳定性优于2 nm;进行了主轴回转误差分析仪校准试验,给出了不确定度评定方法。该校准方法及装置能够满足主轴回转误差分析仪以及各种纳米级位移传感器及仪器的溯源需要。     

数控机床主轴径向误差测量的相关研究

主轴回转误差是衡量机床性能的重要指标,是影响加工精度的主要因素。本文主要讨论了机床主轴误差的概念及各种径向回转误差测量的方法、误差分离原理及其实现。     

差分吸收光谱测量臭氧浓度信号去噪的实验研究

对差分吸收光谱测量臭氧浓度信号去噪进行了实验研究。首先利用常用的小波变换、Savitzky-Golay滤波和傅里叶变换滤波这3种方法对臭氧的吸收光谱分别进行去噪处理,得到各自去噪后的吸收光谱,发现小波变换与Savitzky-Golay滤波可以很好地拟合特征吸收,傅里叶变换滤波稍差;然后,利用信噪比与均方根误差对所得光谱进行分析评价。实验结果表明:Savitzky-Golay滤波对信号去噪的效果最好,可优先应用于臭氧的光谱计量分析。     

散斑分数傅里叶联合变换相关测量研究

提出数字散斑联合变换分数相关测量方法,利用分数相关可以锐化相关峰的作用,在数字散斑联合变换相关运算中用分数傅里叶变换代替傅里叶变换,提高测量精度。通过对散斑图像进行相位调制,有效地解决了分数傅里叶变换的移变性带来的谱移问题。编程模拟和对拉伸试件位移场测量的结果表明,只要选择合适的分数傅里叶变换级次和相位调制函数,可以使相关峰的半宽度从4～5pixel锐化到仅1pixel,得到优于傅里叶变换相关的理想输出。     

评述:用自相关函数来分析和设计信号

在信号频谱分析的经典方法中,功率谱密度是从自相关函数作傅里叶变换来计算的。长期以来认为,比起平均运算来,数字傅里叶变换是更为繁复的处理。所以,傅里叶变换常常是在平均乘积的截出序列上实现的。截出通常是由有限的测量时间(改进统计稳定性),由可允许的计算时间或由于作波长测量时测量采样数目的有限所引起的。由于今天的数字傅里叶变换方法是种快速运算,所以目前人们计算功率谱密度所用方法是首先对所有数据点作变换,随后再平均。     

局部近场声全息的仿真与实验研究

声场的局部测量不能满足基于快速傅里叶变换近场声全息理论推导的前提条件，所以该方法无法实现局部声场的精确重建。统计最优近场声全息在空间域直接实现声场的重建，避免由于使用快速傅里叶变换而产生的各种误差。结合不同的正则化方法，研究了统计最优近场声全息对局部声场的重建效果，分析了重建面边缘区域以及中心区域误差对总误差的贡献。仿真与实验结果表明：统计最优近场声全息可以实现局部声场的精确重建，重建面边缘区域的误差大于中心区域的误差；正则化技术方面，基于Engl误差最小化原则的正则化参数选择法，使得Tikhonov正则化方法更为实用。     

基于周期分解的机床主轴回转误差预报模型

随着精密机械、惯性技术和宇宙科学等学科的发展 ,超高精密零件在这些领域有着重要用途。但是其制造以及测量均受到主轴回转误差的限制。当今加工预测补偿控制已成为精密加工技术的一个发展研究方向。依靠传统的主轴回转误差预测模型仅仅能补偿掉误差成分中可表达的重复误差。本文对主轴回转误差采用了基于周期分解的组合建模方法 ,建立了更有效的预测模型。仿真实验结果表明该模型提高了回转误差的预报精度 ,为预测补偿精密加工技术奠定了基础     

基于虚拟仪器的主轴回转精度测量系统

介绍了一套基于虚拟仪器的主轴回转精度测量系统，该系统由高精度标准球、电涡流传感器、微机和数据处理软件组成。软件系统基于LabVIEW虚拟仪器技术开发，硬件部分采用了由电感涡流传感器等组成的单向测量系统，对实验数据进行误差分离和处理评定。采用数字滤波方法消除一次偏心分量，在此基础上对数据处理和误差评定进行了探讨，该系统用于车床主轴回转精度的实际测量，取得了良好效果。     

基于全相位FFT的油套环空中声速计算方法

油套环空中会产生各种噪声,使测得的接箍反射信号非常复杂,环隙中真实的声速则很难计算准确,可通过对原始接箍数据进行傅里叶变换的方法对声速进行估计,但是存在不可忽视的误差。全相位傅里叶变换是傅里叶变换的一种改进方法,能够获得更加准确的频率谱与相位谱。文章采用全相位快速傅里叶变换（all-phase Fast Fourier Transform,apFFT）得到原始接箍信号的频谱,然后通过该频谱进一步计算环隙声速,可得到更加准确的声速估计。通过对不同信噪比下的模拟接箍信号采用快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）和全相位快速傅里叶变换（apFFT）得到其频谱,可以验证apFFT具有很强的抑制频谱泄漏的能力,且抗噪性能比FFT更好。根据FFT谱和apFFT谱分别计算出声速并对比其精度,可以验证通过apFFT谱计算出的声速稳定性更好、精度更高。然后采用上述两种方法对不同深度井的实测接箍数据进行频谱分析与对比,验证了apFFT较之于FFT对谱峰位置的辨识能力更强,根据谱峰位置计算声速的准确性也将更高。     

提高Fourier变换轮廓术测量精度的新方法

在傅里叶变换轮廓术测量方法中,对离散的条想方设法进行DFT（离散傅里叶变换）运算,存在“栅栏效应”,离散频谱不能完全无误地代表原连续频谱分布,相当于在频域内发生了谱信息损失。为了减小由“栅栏效应”引入的位相误差,采用了对条纹进行空域数值加权和外插补零方法,从而提高FTP的测量精度。计算机模拟证实了所提方法的有效性。