轴对称非球面加工误差分离及补偿技术

分析轴对称非球面磨削加工中砂轮尺寸精度和形状精度等因素对加工工件精度的影响,提出适用于非球面加工的工件表面误差多参数分步分离的数学模型。新方法解决了原有加工存在的系统误差分离不彻底、补偿加工所需要的各项参数难确定等问题。试验结果表明：该数学模型更接近于理论计算轨迹,可以有效地减小加工误差,进一步提高工件的加工精度。     

航空平显火控系统误差分析

讨论了航空平显火控系统的原理误差、测量参数误差和显示器误差,分析了原理误差在建立瞄准数学模型中产生的原因,测量误差在火控计算中所使用的参数通过传感器测量而造成的问题,以及显示误差和其他误差带来设备误差等的形成及结果,并对数学模型的简化引起的误差、显示器误差、瞄准误差和系统误差等几个主要误差提出了解决方法及补偿措施。     

检测自由曲面时精确定位方法的研究

针对用三坐标测量机对自由曲面轮廓进行测量时由于工件找正时的定位误差引起的测量误差，提出了一种将实际测量数据点与工件的ＣＡＤ模型理论数据点优化匹配的算法。使用该算法可有效地消除最终测量结果中由于定位误差引起的系统误差     

关节轴承球面尺寸检测仪的误差修正方法

针对关节轴承球面尺寸检测仪专用于测量不同尺寸系列工件的特点,提出了关节轴承球面尺寸检测仪误差在线辨识与修正法。该方法通过在线测量系列工件和分析实测结果,可以准确地辨识并修正仪器系统误差,具有无须借助标准件、可低成本大幅度提高测量精度的优点。实验结果表明,使用该方法,仪器的测量值与高精度仪器测量值的偏差在10μm以内,最大测量误差由修正前的0.110mm减小到0.004mm,仪器测量精度明显提高,满足了企业提出的测量精度要求。     

测量方法极限误差和量具的选用原则

机械加工的工件尺寸由测量工具测得,如千分尺或游标卡尺等,由于测量工具的内在误差、随机误差、系统误差及与测量条件有关的误差,使测得值与被测件的真实值有一定的差值,这个差值就是测量方法的极限误差、它常常被忽视。量具的分度值是根据该量具的分度原理通过计算确定的,只说明该量具的读数精度,测量时由于其它因素的影响,会使测量误差大于刻度     

误差理论在轴承测量及加工中的应用

１　概述在机械加工中，不可避免的存在加工误差，用仪器测量工件时，则存在测量误差。按照误差理论，误差种类可分为系统误差、粗大误差和偶然误差（也称随机误差）。系统误差在一般情况下可加以修正或减少；粗大误差的出现必须查找原因进行排除；偶然误差是指误差的绝对值和符号以不可预定的方式变化着的误差，具有统计的规律性。而且在大多数情况下它是服从正态分布的。由概率论可知，正态分布的分布密度方程如下：Ｙ＝１σ２πｅ－δ２／２σ２式中　Ｙ偶然误差出现的概率密度δ偶然误差σ随机变量的标准误差其正态分布曲线如图１所示。…     

两点法在曲轴圆度误差测量中的应用

采用误差分离技术,将经典三点法演化为两点法,对曲轴轴颈圆度误差进行实时在位精确测量。实现曲轴轴颈圆度误差和工件主轴回转运动误差的有效分离,去除了工件主轴回转运动误差对圆度误差的影响,对系统的测量精度及测量误差做了详细分析。     

FMCW激光雷达几何结构精度模型与误差修正

为实现调频连续波（Frequency-modulated Continuous-wave,FMCW）激光雷达的高精度测量,针对激光雷达机械加工及装配过程中引入的几何结构误差,提出了基于激光雷达坐标测量误差的系统误差模型及误差修正方法。建立了激光雷达坐标系组,分析了空间坐标测量误差的来源。通过坐标系间的变换矩阵,实现了测量坐标的几何误差传递。然后,归并各坐标系的几何误差,建立了显式的激光雷达几何空间坐标误差表达式。并以此为基础,建立最小二乘优化目标,解算各项误差因子和修正后坐标。求得的误差因子可以用作后续坐标测量结果的修正。最后,基于该方法设计了一套以激光跟踪仪为高精度测量仪器、以靶球球心位置为标准点的标定场,使用激光跟踪仪与激光雷达测量相同位置的靶球完成系统误差修正。实验结果表明,经修正激光雷达空间距离测量的平均误差由0.044 8%下降到0.003 8%,误差极大值由4.17 mm下降到0.30 mm,验证了激光雷达几何结构误差标定和误差修正方法的有效性。     

大型旋转工件直径在线检测系统及误差分析

激光三角法是一种光电检测技术,可以实现长度、距离以及三维形貌检测,测量系统结构简单、测量速度快、能够进行数据的实时处理。基于激光三角测距技术,提出了一种大型旋转工件直径在线测量方法及系统,给出了测量系统的组成结构,对测量系统中主要误差源进行了分类,重点针对系统误差,进行了影响测量精度的误差定量和定性分析,并进行了仿真分析,为以后研究一种大型旋转工件直径自主在线测量机器人奠定了理论基础。     

三坐标测量速度的误差分析与解决方法探讨

测量精度是三坐标测量仪的一项重要技术指标,影响三坐标测量精度的因素有很多。笔者通过实验,阐述分析三坐标的测量速度对测量工件所带来的误差影响与解决方法,降低测量误差,提高测量的准确度。     

基于逆向工程技术的形状误差检测方法

提出了在没有工件数学模型情况下,运用逆向工程的三维数字化测量技术和数据处理技术进行工件形状误差检测的方法.通过实例,详细阐述了在形状误差检测中采用接触式和非接触式测量方式的区别,并在Imageware 软件中完成了测量数据的处理,获取了工件的形状误差值.     

一种新型非球面高效研磨方法的研究

针对目前非球面加工的难题，提出了一种利用弯曲成形法制作磨具来实现非球面高效研磨的新方法。阐述了弯曲成形法高效研磨的原理，建立了磨具弯曲成形的数学模型，分析了磨具成形的等距线误差。实验结果表明：采用弯曲成形法制作的磨具成形精度较高，面形精度达到微米级；采用该方法研磨非球面零件是可行的，能满足中等精度的非球面零件研磨加工要求；效率高、成本低，有很好的开发和应用前景。     

基于图像处理的同轴误差在线检测方法的研究

针对同轴度误差测量,提出一种基于图像处理的测量方法。通过对工件图像进行灰度均衡化处理、二值化处理和Sobel算子进行边缘检测,获得图像轮廓点的像素值;利用直线拟合的方法得到工件图像轮廓的轴线方程,将其与基准的直线方程对比,得出工件的同轴度误差。同时,对标准件做试验,验证了其检测精度,证实了其可行性。     

ZF6重火石玻璃非球面数控加工技术的研究

由于重火石玻璃的密度很大,材料较软,在数控加工过程中难以控制材料的去除量。现主要针对Ф62mm ZF6非球面凸透镜,对铣磨成型工艺、抛光工艺、抛光设备及抛光液等相关工艺参数进行了研究,采用弹性模预抛光与小抛头修正抛光相结合的两步研抛法对零件表面快速抛光,给出了一套规范的ZF6玻璃非球面的数控加工工艺,同时保证了零件具有较高的面形精度,实现了该非球面元件的快速批量生产。Ф62mm口径非球面最终面形精度达到0．5μm以下,表面光洁度达到Ⅲ级,明显改善成像质量,减少系统中光学零件数目,满足了非球面的使用要求。     

非轴对称非球面平行磨削误差补偿技术研究

针对非轴对称非球面的成形加工法柔性不足及球形砂轮加工法对工具和机械的要求太高的缺点,提出采用普通圆弧金刚石砂轮加工的平行磨削法。对于新方法加工中存在的加工误差问题,提出在非轴对称非球面加工中使用带倾角圆弧修整器及对主轴半径和副轴半径误差采用离线补偿的加工技术。通过理论分析和试验表明此方法可达到提高非轴对称非球面的加工精度的效果。     

光学非球面磁性复合流体抛光运动控制及误差分析

针对精密光学系统中对高精度光学非球面元件的加工需求,设计磁性复合流体抛光的直线光栅式运动轨迹,并通过运动轨迹和非球面方程计算出各抛光加工点坐标。根据工件表面形貌和抛光头运动姿态设计了抛光加工路径,建立各抛光加工点间的弓高误差模型,通过模型对工件表面弓高误差变化规律进行仿真分析。仿真结果表明,弓高误差会随着Y轴上步长的增大而增大。这对非球面超精密加工具产生了深远的影响,促进了光学元件超精密高效制造技术的发展。     

非球面磁性复合流体抛光路径误差分析与仿真

针对光学系统中对非球面元件的精度要求,设计了直线光栅式的抛光轨迹,并用磁性复合流体以这一抛光轨迹抛光非球面。根据抛光轨迹和非球面方程计算出每个抛光点的坐标;根据抛光点坐标和抛光头的抛光姿态计算出对应的抛光头中心点的坐标;建立相邻两抛光点的弓高误差模型,仿真出弓高误差模型并分析弓高误差的变化规律;根据弓高误差变化规律,用等弓高误差变步长控制算法实现弓高误差的一致性,提高加工质量。     

Three-dimensional surface profile measurement of a cylindrical surface using a multi-beam angle sensor

To investigate the application of the multi-beam angle sensor (MBAS) to high-precision optical aspheric and freeform surfaces, which are critical components in optical systems, we present a method of using an MBAS to reconstruct an aspheric surface from angle data. The MBAS is based on a multi-autocollimator system with a microlens array, which can split the beam into several spots and can convert centroid detection of the light intensity into an angle measurement. The MBAS is designed to address the curvature-range problem via a circumferential scan better than other methods and automatically eliminates the tilt error caused by rotation of a workpiece. Using a tracking technique, the MBAS can automatically determine focal spot positions from the centroid measurement of the light intensity. This is directly related to the accuracy of the angular difference measurement. The experimental results confirm the feasibility of using an MBAS for 3D surface profile measurements of cylindrical surfaces.     

Algorithms of wavefront generation for aspheric surface measurement

For aspheric surface measurement with wavefront sensing technology, after obtaining the slope or curvature as the measurement raw data, the data processing algorithm must be re-studied for high performance in practical application. This paper designs, analyzes and compares five different algorithms to generate wavefront for aspheric surface measurements, especially for practical measurements with noises and missing data. Simulation and experimental results show that in ideal condition without any noise in the system, direct fitting yields perfect results without error; the algorithms including Southwell reconstruction achieve better results under practical conditions, where there exist real issues such as noise and abnormal data. Reconstruction is therefore an essential step as it significantly improves the measurement stability and reliability, and enables the system feasible for practical applications. Furthermore, Southwell algorithm is extended for applications with missing data, which is most likely happen when the surfaces to be measured possess large dynamic range.