基于2D激光技术的轴径在线精密测量方法北大核心

针对轴径测量方法在精度、可靠性和适应性等方面存在的问题,提出一种基于2D激光测量和全量程标定校准的轴径精密在线测量方法。采用2D激光轮廓传感器同步采集检验剖面的二维坐标数据,基于采集的坐标数据和最小二乘拟合算法求解被测轴的半径,基于最小区域原则优选检验剖面,采用全量程标定校准方法建立轴径测量误差模型,利用误差补偿算法实时补偿系统的非线性误差,提高轴径测量的精度。研究结果表明,该方法测量相对误差小于1%,实现了免拆卸情况下的轴径非接触、在线、高精度测量。     

基于多传感器测量的孔组位置度快速检测方法

针对工业机器人上关节RV减速器的关键零部件——摆线轮的轴承安装孔组位置度的在线检测问题,提出一种采用多传感器测量系统对其进行快速检测的方法。根据孔组位置关系设计多传感器测量装置,即在同一平面内分布15支传感器来获取摆线轮上3个轴承安装孔的位置信息,通过多支传感器数据组合计算拟合出实测件与标定件的各孔心坐标,并设计位置度的评定算法,求出孔组位置度误差,其测量节拍小于10s,实现了生产线上的在线快速检测。另外,分析测量系统的各个误差来源,并完成了传感器的标定和误差补偿。实验结果表明,该方法测量精度较高,能够满足生产线上使用,并与三坐标测量机的测量结果进行对比验证,测量误差小于4μm,测量结果准确可靠。     

图像式角位移测量的光栅偏心度监测系统

图像式角位移测量装置中,光栅的安装偏心标定结果直接影响着角位移测量的精度。为此,本文设计了一种用于调试图像式角位移测量装置光栅偏心度的系统。首先,根据图像式角位移测量机理,提出了基于线阵图像传感器的标定光栅偏心度监测原理;然后,在图像传感器上建立了偏心调试监测信号的模型,并提出存在偏心时偏心监测信号的变化机理;最后,对某型号角位移测量装置进行了实验,并给出了调试建议。实验表明,经过调节误差均方差由1017″降低到12.8″。本文设计的偏心监测系统能够实现对标定光栅的高精度安装调试,提高了图像式角位移测量装置的批量生产效率。     

标定方法应用于LAMOST光纤定位单元的跑合测试

LAMOST光纤定位单元的跑合测试,是对定位单元进行原始角度误差测量、参数测量及单元位置检测等,其中单元中心轴和偏心轴角度误差测量及补偿修正是保证定位单元准确定位的关键.提出的标定方法建立了中心轴、偏心轴的运转脉冲数与中心轴、偏心轴实际转角的关系,使标定后的单元角度误差控制在±0.1°,提高了定位精度.     

火车车轴轴径测量检测装置设计与研究

轴类回转体零件一直是机械设备中一种非常重要的零件,传统的接触式轴径测量方法存在精度低、线形范围小等缺点,激光扫描仪、边缘检测方法等局限于小直径轴径检测。为了提高检测精度以及检测效率,基于机器视觉测量原理,设计了方便于在线非接触式轴径误差检测装置。此装置设计简单、操作方便,经试验验证,可以保证较高的检测精度,且适用于大尺寸轴径测量。     

柔性轴径测量仪的研制

提出一种通过调节定位及测量部件测量多种规格轴径的方法,基于该方法研制了一种用于实时在线测量的柔性轴径测量仪。介绍了该测量仪的工作原理和结构设计,并对测量所用传感器的测量精度进行了实验验证。     

激光制导测量机器人几何误差分析

目的: 为了实现对工件进行自动高效地测量,建立了激光制导测量机器人系统,研制了测量机器人样机。对测量机器人的光靶自动跟踪装置旋转轴偏心误差和光靶与两轮中心连线误差进行了研究。方法:首先,介绍了基于“光束运动-光靶跟踪”理论的激光制导测量机器人技术和原理。接着,根据系统原理,研制了实验样机,并给出其理想的几何关系。然后,推出了旋转轴偏心误差和光靶与两轮中心连线误差几何误差数学模型。最后,利用三坐标测量机与激光制导测量机器人系统对样机进行了比对实验。结果：实验结果表明：光靶中心偏离理想位置的误差（x轴）为0.13mm。结论：对激光制导测量机器人移动反馈控制系统的设计和实现具有指导性作用。     

主轴回转精度测试方法研究

回转精度是衡量超精密主轴的关键技术指标。传统的回转精度测试方法存在不足,如单点法和2点法不能实现误差分离;多步法需要进行多次精确转位,不利于在线测量;传统3点法可实现误差分离,但存在原理误差,不能分离主轴回转误差中的一次成分等。文中提出了一种工程测试3点法,该方法采用3个传感器在被测件上严格定点采样;利用3点法圆度误差分离技术分离出被测件圆度误差,利用2点法偏心误差分离技术分离出测试系统偏心误差;从实时采样数据中剔除被测件圆度误差及偏心误差,实现主轴回转误差在线测量及状态监测。揭示了单周采样点数、传感器安装角、偏心误差、传感器误差及角位置误差等因素对3点法测试精度的影响规律,对工程测试3点法的参数选择及形状失真进行了综合分析和优化。试验结果表明:文中所提方法有效。     

结构光编码测量技术在火星高分相机中的应用

为了提高测量精度和测量效率,在火星高分相机部分工件三维形貌的测量过程中采用了结构光编码测量技术。传统的结构光编码测量技术采用正弦相移对称结合格雷码的方法,极易产生周期错位误差,严重影响测量精度。为了从原理上消除周期错位误差,提出了非对称结构光编码测量技术。首先,提出对四步正弦相移进行区域编码的概念和方法;然后,将正弦相移与格雷码进行非对称组合,通过格雷码和区域码的双重约束,将周期错位误差由一个格雷码周期的减小至一个像元。3ds Max仿真测试结果和实物测试结果表明:与传统测量技术相比较,非对称结构光编码测量技术的最大测量误差相对减小了一个数量级,均方测量误差相对减小了70%。非对称式结构光编码测量技术有效消除了周期错位误差,大幅提高了三维测量精度。     

关节臂式坐标测量机角度传感器偏心参数辨识

对关节臂式坐标测量机中圆光栅角度传感器分度盘安装存在的偏心误差进行修正,可以有效提高测量机的测量精度。为了实现坐标测量机动态、实时的现场标校,建立了一种六自由度关节臂式坐标测量机的坐标系统,分析了圆光栅分度盘的安装偏心对角度测量的影响,推导了由于偏心引起的测量误差及其修正公式。分析表明,较小的安装偏心便会引起较大的角度测量偏差。以测量机的单点重复测量精度为目标函数,提出了一种基于模拟退火算法的角度传感器偏心参数辨识方法,并将其用于测量机关节圆光栅12个偏心参数的辨识和修正,实验结果表明,修正之后测量机的重复测量精度提高了11.3%。     

基于离散绕组的磁场式时栅位移传感器及误差特性

针对高精度位移传感器难以加工的难题,提出一种基于离散绕组的磁场式时栅位移传感器。通过设计离散激励绕组排布方式与感应绕组的形状控制感应位移信号的变化规律,通过组合测量方式实现精密位移测量。通过理论建模、仿真分析与实验验证揭示了激励信号误差和安装偏差对传感器测量精度的影响规律。实验结果表明：两路激励信号的幅值不等和安装偏差都会在对极内测量精度中直接引入直流分量误差和2次谐波误差,其中2次谐波误差是误差的主要成分。安装偏差越大,2次谐波误差越大,动尺沿Z轴偏摆姿态对测量精度的影响最大,沿Y轴翻转姿态引入的误差次之,沿X轴俯仰姿态引入的误差最小。误差修正后传感器在144 mm的测量范围内,测量误差峰峰值为4.5μm,分辨力为0.15μm。通过毫米级尺寸的激励和感应绕组实现微米级精度测量,可显著降低传感器的制造难度,具有重要的工程应用价值。     

应用模糊控制策略的动平衡装置

介绍了一种应用双偏心齿圈配重的旋转机械在线动平衡装置，并应用模糊控制算法实现了对双偏心齿圈空间位置的精密控制。应用TMS320F240和多传感器融合技术实现了振动量的精确采集和模糊控制算法的实现，模糊控制算法的应用克服了机械传动单元死区误差的影响，使控制系统的鲁棒性得以有效提高。计算机仿真表明控制算法正确，设计方案可行，在某外圆磨床上的实验表明文中设计的硬件系统实现了振动量的在线动平衡控制。     

正交并联六轴力传感器耦合误差测量模型及实验分析

为解决并联六轴力传感器量程提升受限问题,设计了一种正交构型并联六轴力传感器。正交并联六轴力传感器是基于并联六轴力传感器的一种构型上的改进,具有承载能力强、解耦性能良好的优势,但同时该力传感器的耦合误差输出具有自身的特点。考虑该力传感器测量分支间摩擦以及正交结构自身特点引起的耦合误差输出,建立了正交并联六轴力传感器耦合误差测量模型。基于所建立的测量模型,通过数值算例分析探讨了传感器设计参数与两种耦合误差输出之间的影响关系,据此研制了一种正交并联六轴力传感器。最后对传感器样机进行了实验,得到其误差分布及检验测量精度。实验所得传感器各维力/力矩在各方向误差分别为0.43%/0.31%,0.18%/0.68%,0.80%/1.28%。     

大面积三角组合光幕弹幕武器密集度的高精度测试

提出了一种交叉布置的大面积三角组合光幕的高精度激光靶密集度测试方法,以解决超高射频弹幕武器立靶密集度测试的难题。给出了激光器、激光光束整形系统、激光探测器阵列组成的大面积三角光幕光电开关系统设计方案,分析了双大面积三角光幕测量原理,推导出了三角光幕弹着点坐标解算方法。结合系统采用的探测器件输出特性分析了该测试方法的误差,结果显示:当规则靶面区域宽度从3.6 m扩展到10 m时,最大测试误差从0.557 mm变为0.832mm,只增加了0.275mm,实现了很高的测量精度。模拟射击试验结果表明,采用分辨率为1.6mm的探测器阵列时,X坐标最大误差为0.747mm,Y坐标最大误差为0.635mm,实现了对超高射频弹幕武器立靶密集度的高精度检测。该测试方法具有光幕面积大、测量精度高、安装调试方便的特点。     

曲臂轴径非接触在线检测技术研究

曲臂是一种两臂轴线具有一定偏心量的大尺寸特殊零件.传统的测量方法很难实现曲臂的非接触在线测量.基于激光扫描检测技术,现采用激光球面反射扫描原理,提出了一种曲臂两臂轴径的激光非接触检测方法和测量系统.文中论述了系统的测量原理、组成与总体结构,着重研究了激光球面反射扫描光学系统的总体结构,设计了计算机通讯、实时控制与数据处理软硬件系统.通过实验对系统的测量精度进行了验证.系统实现了高精度的轴径检测,且不损伤工件表面,提高了曲臂的制造精度和检测效率.     

渐开线齿轮测量中偏心的最小二乘估计法

针对测量渐开线齿轮时由于其几何中心和测量中心不重合带来的误差,讨论在齿轮测量中心上齿轮的自动测量原理,分析工件安装偏心对测量结果的影响,建立工件安装偏心的最小二乘估计算法和自动误差补偿模型。对同一工件在无安装偏心和有安装偏心两种情况下进行对比测量,得到一致结果,验证偏心估计算法和自动误差补偿算法的正确性。消除安装偏心误差带来的影响,降低无芯轴工件安装的难度。     

大直径钢管直线度在线测量研究

本文研制了基于视觉检测技术的大直径钢管直线度在线测量系统.提出了采用结构光型传感器测量钢管截面圆心坐标,通过多传感器坐标统一,从而评定出钢管直线度误差的方法.该方案可以满足100%在线实时测量.     

双轴地磁传感器的参数标定与误差补偿

针对在双轴地磁传感器与卫星组合测量弹丸姿态的系统中双轴地磁传感器容易受外界误差因子干扰的问题,通过分析影响地磁传感器测量精度的误差因子,提出了一种参数标定和基于椭圆旋转的误差补偿算法。首先,假设双轴地磁传感器存在虚拟x轴,对传感器的误差因子进行建模,得到误差补偿模型;其次,对传感器双轴输出表达式中的参数进行标定;对双轴的测量值集合形成的椭圆进行旋转;最后,计算误差补偿模型中的6个参数。三轴无磁转台实验数据分析表明,该方法可以将双轴地磁传感器测量滚转角的误差精度控制在±2°之间,基本满足了弹丸姿态测量的要求。     

某型大气数据传感器优化设计及其性能测试

为实现直升机的全向测速和低速时精准测速,基于伯努利原理,设计了一种随动式大气数据传感器。采用正交试验方法设计了总静压受感器,根据随动机构的性能目标完成并优化了驱动部件风标片体结构设计和布局设计。针对大气数据传感器压力输出值发生漂移的问题,提出了一种数据在线修正方法,并搭建传感器试验平台进行传感器性能及误差测试。试验结果表明,该随动式速度矢量传感器能有效测量直升机的高低空速,经在线修正后,速度误差降低至2%以下。     

双头弹速度测量系统研究

提出了一种基于数据采集卡配合光幕传感器的双头弹速度测试系统,详细地阐述了测量系统的组成与测量原理;采用相关算法分析双头弹穿过光幕靶传感器的输出信号,提高了弹丸时间间隔值求取精度。经实弹射击测试验证,该测量系统具有测量精度高、抗干扰能力强和操作简便等特点。