基于灰色关联和模糊聚类的机床温度测点优化

针对机床热误差补偿技术中温度测点优化选择的问题,提出采用基于灰色关联分析和模糊聚类分析相结合的方法对机床温度测点进行优化选择。采用灰色关联分析法计算温度变量与主轴热误差之间的相关系数,并据此优选温度变量,采用模糊聚类分析法对所选择的温度变量进行聚类,确定关键温度变量,结合关键温度变量建立热误差线性回归模型。在精密卧式加工中心MCH63上对该方法进行了试验验证,结果表明,温度测点的数量由29个减少到6个,机床轴向热误差由41.3μm减小到7.6μm。     

基于加权灰关联分析的加工中心热误差测点分布优化研究

基于加权灰色关联分析理论提出加工中心热误差温度测点分布的选择优化建模方法.该方法首先给出加权灰关联模型,然后根据温度测点与热误差数据建立数据序列之间的灰色关联度矩阵,对温度测点按主要部件进行分类,从每一类中选择关联度相对大的测点作为关键温度测点,测点数量由16个减至5个.应用该方法建立加工中心热误差预测模型,结果表明建立的模型能够避免温度测点之间相互耦合的影响,模型精度与鲁棒性均得到较大提高.     

基于互信息法和改进模糊聚类的机床热关键点优化研究

基于热误差模型进行机床热误差补偿是保证数控机床加工精度的一种有效方法,温度测点的布置和辨识会直接影响热误差建模的精确性和鲁棒性。本文提出一种互信息和改进模糊聚类法相结合的机床热关键点优化方法。以机床不同位置处的多个测点温度值及工件热变形作为分析数据,通过计算温度变量与热变形之间的平均互信息量,获得其综合关联度矩阵,确定二者之间的相关性后初选温度变量。根据改进模糊聚类法、F统计量和复判定系数对初选的温测点进行聚类,并结合温度变量与热变形之间的综合关联度值提取机床热关键点,从而实现测点优化。将基于该方法所得到的热误差模型与采用变量分组优化法获得的热误差模型进行比较,结果显示采用该方法进行热误差建模,机床X轴和Y轴的热变形预测精度得到显著提高,有利于改善加工精度。     

基于逐步回归的机床温度测点优化及热误差建模技术

通过对机床温度测点进行优化,建立其与机床热误差之间的数学模型,对机床热误差进行实时预测与补偿控制,是提高数控机床加工精度的重要途径。为解决现有机床热误差模型预测精度低、鲁棒性差的问题,提出一种基于逐步回归的数控机床温度测点优化方法。通过偏F统计量的检验,在初步建立的回归模型中逐个引入新变量,剔除不显著的老变量,实现温度测点的优化布置,获得数控机床热误差的最优回归模型。将该方法应用于某数控机床,结果表明,基于逐步回归的机床热误差模型,所用温度变量最少,且预测精度最高。     

基于互信息法和改进模糊聚类的温度测点优化

基于热误差模型进行机床热误差补偿是保证数控机床加工精度的一种有效方法,温度测点的布置和辨识会直接影响热误差建模的精确性和鲁棒性。本文提出一种互信息和改进模糊聚类法相结合的机床热关键点优化方法。以机床不同位置处的多个测点温度值及工件热变形作为分析数据,通过计算温度变量与热变形之间的平均互信息量,获得其综合关联度矩阵,确定二者之间的相关性后初选温度变量。根据改进模糊聚类法、F统计量和复判定系数对初选的温测点进行聚类,并结合温度变量与热变形之间的综合关联度值提取机床热关键点,从而实现测点优化。将基于该方法所得到的热误差模型与采用变量分组优化法获得的热误差模型进行比较,结果显示采用该方法进行热误差建模,机床X轴和Y轴的热变形预测精度得到显著提高,有利于改善加工精度。     

机床主轴温度测点的K-means优化及试验

针对机床热误差补偿技术中温度测点的优化选择,提出一种基于K-means算法和Pearson相关系数相结合的方法。通过K-means算法将不同位置测点的温度进行聚类,用Pearson相关系数计算温度与主轴热误差之间的相关性,从每一类别中选出一个最优测点组成最优测点组合,并对最优测点处的结果进行热误差建模。在立式加工中心VMC850E上对该方法进行了试验验证,将温度测点的数量由8个减少至2个。经方差分析和F检验,验证了最优测点处的温度与热变形之间显著线性,模型可靠。     

基于Fisher最优分割法的机床热关键点优化研究

利用温度测点建立热误差模型时,测点的选取直接影响到模型的精度.采用一种最优化分段方法——Fisher最优分割法,以试验采集到的原始数据作为分析数据,通过计算分类的直径、比较各类中的误差函数,对机床测点变量进行分类,经过对各类中温度变量与热误差之间相关系数的计算,获得用于热误差建模的热关键点,从而完成测点优化.利用多元线性回归方法对其优化出的测点建立热误差模型,与采用变量分组优化选出的温度测点建立的热误差模型进行比较,结果说明Fisher最优分割法可行、实用性强.     

基于Kohonen自组织竞争网络的机床温度测点辨识研究

提出一种基于Kohonen神经网络的温度测点辨识优化算法,用机床进给系统上不同位置处的温度测点变化值及定位误差作为输入样本来训练神经网络。利用该网络的自组织竞争将胜出的结果输出到相应的分类模式中,根据各类分类模式中温度变量与热误差之间的相关系数,确定出机床热关键点。通过多元线性回归理论建立了热误差模型,与基于变量分组优化方法的热误差模型比较发现,该方法具有更好的可行性和有效性。     

基于有序聚类的机床热误差测点优化

温度测点的选择直接影响数控机床热误差补偿模型的性能。考虑到温度有序传递的特点,提出了有序聚类测点优化的方法。以试验数据为基础,计算类直径并比较目标误差函数;然后对温度变量分类,确定最佳分类数;通过计算热误差和温度之间的相关系数,确定最优测点。采用定位误差分解建模法结合选取的最优测点建立热误差预测模型,分别与模糊聚类和变量分组测点优化建立的模型进行比较,试验结果表明,有序聚类测点优化法精度较高,具有一定的应用前景。     

龙门机床进给系统热误差模型测点优化

为了解决温度测点数量和测点间复共线性对龙门机床热误差模型精度和鲁棒性的影响,提出了一种测点综合优化方法。首先,采用模糊聚类法和相关性分析筛选出对热误差影响较大的关键点,达到优化测点数量的目的；然后采用特征提取法得到预测模型的自变量,特征提取消除了复共线性对预测模型精度和鲁棒性的影响。在一台龙门精密镗铣加工中心上实验验证,结果表明：本文提出的测点综合优化法优于自适应模糊聚类热关键点优化,采用该方法进行误差预测模型关键点优化可有效提高模型精度和鲁棒性。     

Measurement of Friction Surface and Wear Rate between a Carbon Graphite Brush and a Copper Ring

A pin-on-disc surface friction tester designed by the authors was used to measure the surface friction temperature of a carbon graphite brush sliding against a copper ring under the condition of no flow by electric current. Microelectromechanical systems (MEMS) fabrication techniques including sputtering, lithography, and etching processes were utilized to fabricate metal film temperature sensors on the surface of the carbon graphite brush. The true temperature measurement system of the friction surface of the carbon graphite brush was then established. A USB-DAQ system and LabVIEW software were adopted for the data acquisition/management of analog signals. In this research, the relationship between friction temperature and wear rate was investigated using experiment data. Optical and scanning electron microscope (SEM) images of the friction surface of the carbon graphite brush were taken and analyzed to study the effect of temperature on the friction surface. From this experiment, it was found that the debris of a mixture of brush and copper particles softens under high temperature, adheres to the brush surface, and forms flattened areas. These smooth, flattened areas in turn lower the friction coefficient.     

基于声波传感器的炉内温度测量方法研究

用具有强抗干扰能力的互相关测量技术，研制了一套基于声波传感器的炉内温度测量系统。在室温模拟环境下，对主要影响温度测量精度的炉内声波飞行时间的测量进行了实验研究。结果表明：该测量系统所采用的声源合理，互相关函数峰值明显，声波飞行时间测量准确，抗干扰能力强，能较准确测量声波路径上气体介质的平均温度，是一种很有前途的炉内温度测量方法。     

基于成分分析的铝电解质初晶温度软测量模型

为了准确获取铝电解质的初晶温度,引入软测量方法的思想,建立了以铝电解质成分的质量百分数为辅助变量,以Rerstreken公式和Rostum公式为基础的初晶温度软测量模型。结合铝电解过程,具体讨论了初晶温度软测量建模过程。分析了Rerstreken软测量模型和Rostum软测量模型的一致性,发现在相同情况下它们对初晶温度的估计值基本相等。试验结果表明,所提出的软测量模型能够准确地估算铝电解质初晶温度,估计值与参考值之间的最大绝对误差小于15℃。     

一种新型超声波液位测量方法及系统

在对现有超声波液位测量方法进行分析的基础上，提出了一种用两个超声换能器，一套二次仪表进行了测量的新型超声液位测量方法，文中对测量原理以及系统硬件和软件的设计进行了较为详细的说明。     

压电加速度传感器测量中的温度补偿设计

为了解决压电加速度传感器易受温度影响的缺点,通过分析其测量原理和温度变化对压电传感器性能的影响,提出了在压电加速度测量系统中加入热敏元件进行温度测量,并利用单片机软件进行自动实时温度补偿的方法。结果表明,实施温度补偿后,提高了压电加速度传感器的工作性能与可靠性。     

采用锁相技术的微小电容检测电路

】描述了一种应用于电容式传感器的微小电容检测电路,此电路采用锁相技术的原理,成本较低,具有较好的线性度和较高的灵敏度。     

Gas mass-flow meters: Measurement and uncertainties

The application of gas mass-flow meters (GMFM) sensors needs the knowledge of its measurement model and measurement uncertainties. It was already known that the GMFM output model depends on gas mass-flow and gas composition. In this work, different throughput GMFM sensors were used for different gas flow rates and gas composition in order to verify and to improve the GMFM measurement model.A direct calibration procedure and a dynamic volumetric method were applied both to get the measurement model and to evaluate the performance of gas sensors and GMFM sensors against certified reference materials and suitable standards. Additionally, the obtained data were used both to calculate the uncertainties of gas mass-flow measurement and to improve the GMFM gas response factors.The calculated uncertainties of the GMFM direct measurement was approximately 2% of the measured value. The uncertainty of the dynamic volumetric method developed in this work was found as approximately 5% of the measured value and that was mainly influenced by the uncertainties of the standards used.     

热式质量流量计测量电路设计

介绍了热式质量流量计的测量原理，根据热扩散原理，推导出铂电阻传感器测量参数与质量流量的关系表达式。提出了测量质量流量的两种方法：恒温差法(即加热电阻与被测流体温度差恒定)和恒流法(即加热电流恒定)。重点分析了恒温差法测量电路的主电桥和副电桥的工作原理，主电桥实现温差与加热电阻比值恒定，副电桥将测温电阻等比例放大，给出了桥式电路参数的选择方法。最后指出了热式质量流量计的特点和存在的不足，测量电路已经过实验验证。     

非接触法在微电机力矩测试中的应用

为解决温度、振动、摩擦力、空气流动等因素对微电机力矩测试精度影响大的问题,提出了利用非接触法对微牛·米级微电机输出力矩进行测试的测量方法。对自行研制的测试设备——微力矩测试仪的工作原理及测试精度进行了详细分析。用所提出的测试方法和设备对电磁式微电机的力矩特性进行了测量,测试结果表明:该测试方法测量精度高,能够满足微牛·米级微电机力矩特性测试的要求。     

连铸结晶器中压力和流量检测问题探讨

从梅山钢铁公司连铸结晶器现场的压力和流量检测的需求出发，对压力和流量检测问题进行了研究。首先，根据钢厂液压系统的现场情况，选择几种传感器进行比较；阐述了选择流量传感器应注意的问题；最后提出了解决大量程、高灵敏度问题的设计方案。本文的压力和流量检测方法对其它需要用到流量和压力检测的场合也有重要的参考价值。