对准误差对半球谐振陀螺仪输出精度的影响

通过误差机理分析以及在单轴速率转台上的标定试验,分析了半球谐振陀螺仪的激励器和位移传感器对准误差对输出精度的影响.利用环形谐振子的运动方程,得出了在对准误差的情况下谐振子的径向振动方程.根据半球谐振陀螺仪闭环检测原理,计算了陀螺仪输出角速率的误差.计算结果表明,对准误差将产生与角速率平方项有关的误差,导致陀螺仪输出非线性.在单轴速率转台上进行了标定试验,验证了输出中存在与速率平方项有关的误差,并针对克服此项误差进行了一些探讨.     

双轴陀螺测试转台回转误差测量方法研究

回转误差是伺服转台的主要性能指标之一,对导航系统漂移误差的补偿起着重要作用。为提高惯导系统的导航精度,针对惯性器件的性能测试,对某型双轴陀螺测试转台回转误差的测量方法进行了研究设计。介绍了双轴陀螺测试转台的工作原理和系统误差,重点研究了其回转误差测量原理,并以该测试转台为对象,对其回转误差进行具体测量,从而实现对双轴陀螺测试转台的检验。     

齿轮传动误差测量精度影响因素分析及验证

本文以某具体齿轮传动误差试验台构建为例,借助理论计算和有限元仿真分析方法重点针对光栅安装主轴系结构刚度和台体振动特性进行了分析,得出了关键轴系结构刚度设计满足光栅测量精度需求,且对于测试对象在10阶频率范围内,齿轮传动误差频谱响应与台体不会发生共振,验证了试验台关键轴系和台体结构设计科学性和合理性。     

虚轴机床结构误差的间接测量

对虚轴机床的结构误差进行分析和测量，并用软件进行补偿是提高机床精度的重要方法。提出一种间接测量和补偿的方法。在虚轴机床的动台体上固定７根测量杆，用来间接测量动台体的位置和姿态。当动台体到达某一位置和姿态时，如果机床本身没有结构误差，则各测量杆的测量值应该与理论值相同，但由于机床实际上是有结构误差的，因此各测量杆的测量值与理论值必定存在一定的偏差。利用若干个位置和姿态下的偏差值，间接计算出机床的结构     

高速数控机床随动误差的交叉反馈补偿方法研究

数控机床系统中,伺服机构及传动链等由于运动速度和方向的不断变化,会引起加工过程中的动态伺服跟随误差,即随动误差,特别是在大型高速数控机床中随动误差将占有更大比例。因为随动误差是由于刀具及机床工作台等的移动过程中产生的偏差,所以,通常的做法是把它折合到机床刀具及工作台的直线运动中,但是随动误差是在运动中产生的,采用这种方法并不能使随动误差得到根本的解决。大型高速数控机床一般都应用于航空航天等高精密要求领域,这样随动误差对加工精度的影响就更加引人注目。随动误差产生的原因随动误差的产生主要由三个因素造成:间隙、…     

挠性机器人动态误差集成激光测量与补偿研究

提出一种基于 3个激光发生器和 3个激光位置检测器 (PSD)的挠性构件动态误差测量方法 ,该法可以测量除杆长方向外的 5个变形分量 ,且光路和测量模型简单 ;建立了 PSD上光点位置与构件各误差分量及机器人末端执行器动态误差之间的关系 ,并给出其补偿控制方法。     

MEMS陀螺零偏误差补偿方法研究

在高动态、恶劣温度环境下,MEMS陀螺仪零偏不仅受温度变化的影响,同时还受线、角运动等影响,其真实误差是所有因素耦合的结果。针对MEMS陀螺零偏温度和转速非线性耦合误差补偿问题,根据径向基(RBF)神经网络原理,提出了一种新的零偏误差补偿方法,并利用一种隐式结构MIMU对补偿效果进行比较,验证了采用RBF神经网络对低精度MEMS陀螺零偏误差补偿的有效性。     

定位误差的尺寸链解法

工件在机床夹具中定位时的定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动范围，它一般是由基准不重合误差和定位副制造不准确误差（亦称基准位移误差）组成的。在计算定位误差时，有两种计算方法：一种方法是分别计算出基准不重合误差和定位副制造不准确误差，然后把这两项误差迭加在一起；另一种方法是直接找出工序基准在加工尺寸方向上的两个极端位置，计算出这两个极端位置之间的距离。对于前一种方法，有时因两项误差变动方向相同而相加。有时因两项误差变动方向相反而相减。对于后一种方法，在确定工序基准的极端位置时，首先需要找…     

直线度误差组合分离方法及其误差分析

在分析了精密和超精密加工技术的发展对直线度误差分离技术所提出的新要求的基础上,介绍了为满足这些要求而发展的时域逐次两点法、三点法、精密逐次三点法、广义两点法以及频域方法,从数据融合和信息提取角度解释了方法的发展趋势,并提出了n阶误差分离模型。同时结合对这些方法的误差分析,提出了一种三次数据融合的时域直线度误差组合分离方法。这种方法以两点法为主,结合了广义两点法和时域三点法,使用三点法分离出的摆角补偿两点法的分离结果,使用广义两点法提供各组两点法分离结果之间的相对位置关系。提高了测量精度,对传感器的初始对准没有严格要求,避免了传感器初始对准误差的非线性累积和两点法中的摆角误差,可以满足超精密直线度测量的要求。     

硅微陀螺仪的机械耦合误差分析

机械耦合误差是硅微陀螺仪的主要误差之一,为了向减小或消除机械耦合误差提供理论依据,研究了机械耦合误差的产生机理。本文以z轴硅微陀螺仪为研究对象,以动力学方程和矩阵理论为基础,分析了由于加工非理想性产生的不等弹性、阻尼不对称和质量不平衡产生的误差信号,建立了机械耦合误差信号的数学模型,并定量分析了z轴硅微陀螺仪样品的机械耦合误差信号。结果表明,机械耦合误差信号包含了正交耦合误差和与有用信号同相位的误差信号,其中正交耦合误差为主要误差信号,且主要由不等弹性产生。最后,测试了z轴硅微陀螺仪的正交耦合误差信号,为342.59 º/s,且与理论结果相吻合。因此,抑制和补偿正交耦合误差是减小机械耦合误差的关键技术之一。     

转台误差对数字天顶仪轴系误差的影响

针对数字天顶仪在定位过程中存在的的轴系偏差,研究了如何对光轴与旋转轴、旋转轴与垂直轴之间的角度偏差进行补偿的方法。为了高精度地解算出测站点位置垂直轴的天文坐标,采用对称位置的两幅星图直接解算旋转轴的坐标,从而避免了光轴与旋转轴之间的补偿。采用双轴倾角仪测量倾角,并对旋转轴进行倾角补偿得出垂直轴的位置坐标。考虑进行轴系补偿时,转台误差会对旋转轴坐标和倾角补偿造成影响,分别研究了转台误差对于旋转轴以及倾角补偿的影响,并得出了转台误差的范围。实验结果表明:当测站点纬度的绝对值小于或等于88.3°时,转台误差必须小于或等于35″;当测站点纬度的绝对值大于88.3°时,转台误差值要小于|1 166.8cosδ|″。在对称位置解算测站点位置坐标时,必须提高转台的精度,以减小转台误差对于定位精度的影响。     

安装误差对旋转式惯导系统影响及补偿

因轴与轴承间同轴度误差、轴系间隙、机械加工精度、安装等因素,旋转式惯导系统会产生各种形式的安装误差。对各种安装关系进行了说明,详细推导并分析了系统存在安装误差时的输出特性及误差调制效应。在理论分析的基础上,针对实际旋转式惯导系统,通过分析主要误差源,建立合适的误差补偿模型,实现对相关误差的补偿。误差补偿结果表明,该补偿方案能同时消除陀螺敏感轴与旋转轴间的不正交误差、与比力相关的漂移以及因旋转而产生的周期性波动误差,具有很高的工程应用价值。     

Motion error compensation of multi-legged walking robots

Existing errors in the structure and kinematic parameters of multi-legged walking robots,the motion trajectory of robot will diverge from the ideal sports requirements in movement.Since the existing error compensation is usually used for control compensation of manipulator arm,the error compensation of multi-legged robots has seldom been explored.In order to reduce the kinematic error of robots,a motion error compensation method based on the feedforward for multi-legged mobile robots is proposed to improve motion precision of a mobile robot.The locus error of a robot body is measured,when robot moves along a given track.Error of driven joint variables is obtained by error calculation model in terms of the locus error of robot body.Error value is used to compensate driven joint variables and modify control model of robot,which can drive the robots following control model modified.The model of the relation between robot’s locus errors and kinematic variables errors is set up to achieve the kinematic error compensation.On the basis of the inverse kinematics of a multi-legged walking robot,the relation between error of the motion trajectory and driven joint variables of robots is discussed.Moreover,the equation set is obtained,which expresses relation among error of driven joint variables,structure parameters and error of robot’s locus.Take MiniQuad as an example,when the robot MiniQuad moves following beeline tread,motion error compensation is studied.The actual locus errors of the robot body are measured before and after compensation in the test.According to the test,variations of the actual coordinate value of the robot centroid in x-direction and z-direction are reduced more than one time.The kinematic errors of robot body are reduced effectively by the use of the motion error compensation method based on the feedforward.     

大口径光学元件斜入射反射波前误差测量和计算

针对测量高功率激光驱动装置中大口径矩形反射光学元件的波前误差时测量角度和使用角度不完全相同引入的测量误差,提出了将测量角度下的反射波前转换到使用角度的反射波前的换算及恢复方法。首先分析了将斜入射测量角度下的波前转换到使用角度下波前的余弦换算方法,得到了实际测量角度与实际使用角度下的波前误差计算关系;然后计算并分析了双三次插值算法本身引起的中频PSD1(功率谱密度)误差,指出在满足有效口径测量的情况下,选择的入射角度应该与实际使用的角度尽可能的相接近。最后,基于410mm×410mm的熔石英反射镜开展了误差分析和实验验证。利用该方法将0°反射波前换算到45°反射波前,并将得到的测试结果与45°直接测量得到的测试结果进行了比较。结果显示上述结果的PV值相差0.01λ,RMS值相差0.003λ,PSD1值相差0.08nm;表明该换算方法不仅能够准确计算出使用角度下反射波前的低频误差,而且能获得相对准确的中频段PSD1误差。     

Modeling method for assembly variation propagation taking account of form error

The propagation of variations, such as fixture errors and datum errors resulting from assembly and machining processes, has been extensively studied. However, only a few studies that focus on form error propagation in assembly systems have been implemented. Machining errors, especially form errors, have great impact on assembly accuracy and accuracy stability of precision mechanical systems. With form errors being the research object, a method for calculating mating variation and specifying mating coordinate is proposed to improve the accuracy of the variation propagation model. Taking into account the form error of mating surfaces, the assembly variation propagation of a precision mechanical system is analyzed, and the brief derivation procedure of the variation propagation model is introduced afterwards. The variation propagation model involves a new concept of mating variation specified by the two mating surfaces. An innovative method, the difference surface search based method, is proposed to calculate the mating variation amongst the mating surfaces. The obtained mating variation is then utilized to specify the mating coordinate in the variation propagation model. Moreover, FEM is employed to simulate the contact state of the two mating surfaces to demonstrate effectiveness of the proposed method. Meanwhile, the mating variation and mating coordinate obtained are incorporated into the assembly variation propagation model, which is then verified by a following case study through a comparison between the calculated results and the experimental results. The comparing results indicate that the established model improves the prediction of assembly accuracy. The developed model enables the investigation of various fundamental issues in variation reduction, including variation analysis, process monitoring, accuracy prediction, and accuracy control.     

激光测量几何误差补偿算法

激光技术作为重要的测量手段,已经被广泛的应用到精密运动控制系统中。激光测量误差直接影响到运动控制系统的控制精度,其中阿贝与余弦误差等几何误差对激光测量精度影响显著,在精密运动控制中必须予以补偿与校正。以精密运动台多维激光测量模型为基础,介绍了阿贝与余弦误差产生原因。在不考虑激光干涉仪的加工和安装误差的情况下,推导了运动台存在倾斜角度下的阿贝与余弦误差计算模型,在此基础上给出了激光测量数据误差补偿模型,以实现测量数据的实时补偿与修正。算法已经成功应用在实例中,表明该算法的有效性与可靠性。     

车载经纬仪的测量误差修正

载车平台变形会直接导致经纬仪方位旋转轴线产生倾斜,从而影响经纬仪的测角精度。为补偿测角精度,实现活动站测量,通过球面几何推导了平台变形对光电经纬仪测角误差影响的修正公式,利用光电轴角编码器精度高、采样频率高的特性,测量出经纬仪坐标系倾斜,经过坐标变换推导出经纬仪倾斜角和倾斜方向,该测量装置通过时统终端与经纬仪望远系统同时记录测角数据及倾斜数据,从而对测角误差进行修正。实验结果表明,该方法能够实时有效地补偿因平台变形而带来的测角误差,使经纬仪不落地测角精度控制在20″内,为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

可变胞并联机械臂样机的研制与误差分析

提出了一种通过驱动副锁定组合实现变胞的超冗余并联机械臂,其基础构型是3-PUPS并联机构,对机械臂进行了误差建模与分析,并通过标定系统测量了机械臂实验样机的定位误差。首先,提出了通过对3-PUPS机构各驱动副的组合锁定实现机械臂变胞的设计思路,从而使机械臂可以根据任务需求改变自身构型和性能;然后,采用含误差源的闭环矢量回路法,建立了机械臂3-PUPS机构的误差传递模型,并以此为基础,分析了机械臂的各误差源对其运动平台输出误差的影响规律;接着,根据各误差源对机械臂的输出误差影响程度,确定了各主要运动副配合零件的加工精度等级及公差,在此基础上研制出机械臂的实验样机;最后,采用一套高精度的工业机器人标定系统对机械臂的实验样机进行了定位误差测量,实验表明:机械臂的运动平台的位置误差均在0.005~0.038mm之间,姿态误差均在0.010~0.044°之间,位置误差比通用式工业机器人的位置重复定位精度0.05mm略有提高,姿态误差与通用式工业机器人的姿态重复定位精度0.045°相当。     

高分辨率星载光学系统装调过程的偏心误差分析

针对影响光学系统成像质量的装调误差,分析了偏心误差对高分辨率光学系统成像的影响。基于一款自主设计的接近衍射极限的高分辨率星载相机光学系统,利用Zemax光学软件分析光学装调过程中偏心误差对光学传递函数的影响,得出光学系统中各个分离元件对成像质量影响的权重,为光学系统的装调方案设计和实施提供了依据,实现了该光学系统2 500万像素高分辨率成像。这种误差分析方法实现了对光学系统装调过程的有效控制,提高了光学装调的效率。     

Volumetric error modelling of a stereo vision system for error correction in photogrammetric three-dimensional coordinate metrology

Optical three-dimensional coordinate measurement using stereo vision has systematic errors that affect measurement quality. This paper presents a scheme for measuring, modelling and correcting these errors. The position and orientation of a linear stage are measured with a laser interferometer while a stereo vision system tracks target points on the moving stage. With reference to the higher accuracy laser interferometer measurement, the displacement errors of the tracked points are evaluated. Regression using a neural network is used to generate a volumetric error model from the evaluated displacement errors. The regression model is shown to outperform other interpolation methods. The volumetric error model is validated by correcting the three-dimensional coordinates of the point cloud from a photogrammetry instrument that uses the stereo vision system. The corrected points from the measurement of a calibrated spherical artefact are shown to have size and form errors of less than 50 μm and 110 μm respectively. A reduction of up to 30% in the magnitude of the probing size error is observed after error correction is applied.