动压气浮马达轴承间隙测量设备

动压气浮陀螺马达轴承间隙尺寸是决定其运转性能的重要指标。为提高轴承间隙测量的精度和自动化程度,并实现快速批量测量,研制了一台动压气浮陀螺马达轴承间隙自动测量设备。采用外部加力方式,使转子体与定子产生相对位移,从而将内部气膜间隙转化为外部微位移。设备整体结构采用模块化设计理念,包括夹持模块、自动施力模块和位移测量模块。夹持摸块实现被测动压马达定子在两轴端的固定,采用柔性支撑方式有利于保护被测件和保证施加力的平顺性;自动施力模块主要由三维精密位移平台集成三轴测力传感器构成,测量时转子体与力传感器通过夹指连接,位移平台使转子体与定子产生相对位移,三轴测力传感器则实现施加力的精确控制和定子的调中心控制;测量模块由二维精密位移平台集成双电感测头构成,基于相对测量原理实现微小位移测量。实验表明:设备测量精度在0.3μm以内。该设备可以实现外力的可控连续加载,适用于批量测量。     

微小磁性零件装配设备自动标定及误差补偿

为了实现微小磁性零件装配设备的精密装配任务,弥补加工误差和安装误差带来的系统精度损失,提出了一套自动标定及误差补偿方法。依照设备布置形式建立了不同模块的坐标系,提取影响装配精度的全部误差参数。根据导轨的位置关系建立了模块之间的运动转换模型,进而推导出基于装配任务的误差补偿模型。以设备中的机器视觉系统作为测量工具,同时设计专用标定板。通过观察各模块运动前后特征点的坐标变化对误差参数进行测量和辨识,并使用粒子群算法对参数进行了全局优化。基于开发的自动标定软件,在装配区域进行了标定和验证实验。实验结果表明,补偿后的系统开环控制精度在6μm以内,满足设备的装配精度需求。该方法为微小零件装配设备提供了自动化、高精度和高效率的标定方案。     

微装配中变焦变倍视觉系统标定及自动聚焦

在微装配中,采用变焦变倍视觉系统可以有效解决测量范围与精度的矛盾,但同时也引入了动态标定和实时自动聚焦的新问题。为此,对变焦变倍显微视觉系统的标定和自动聚焦技术展开研究。在标定方面,首先通过变倍率法完成图像主点的标定。基于平面靶标定法,采用单视图单应矩阵分解对固定倍率下相机内外参数进行线性标定,再引入畸变模型,并由量子行为粒子群优化算法对标定结果进行非线性优化,优化之后的最大反投影误差约为0.13 pixel,平均反投影误差约为0.1 pixel。此外,通过高斯曲线拟合完成对任意工作状态下视觉系统放大倍数的校准。在自动聚焦方面,针对传统灰度梯度函数只考虑固定梯度方向且易受噪声影响的问题,采用八邻域最大梯度阈值的自动调焦算法,通过梯度阈值提高算法的抗噪性。与其他几种灰度梯度调焦函数相比,该算法的单峰性好,抗噪性强。     

陀螺仪气浮轴承间隙测量系统

为实现陀螺仪动压马达气浮轴承内部间隙的精确、快速测量,研制了一套自动化测量系统.通过施加外力将轴承内部间隙转化为外部微位移,应用多测头相对测量方法间接获得内部间隙.系统中嵌入3个微力传感器,实现施力过程的闭环控制,保证力的连续、精确加载.采用自动翻转机构,实现径向、轴向间隙测量状态的自动转换,完成连续测量.为克服零件装夹中存在定转子相对倾斜而导致间隙转化不正确的问题,在轴向夹持部分引入柔性连接结构,同时利用转子体自重实现其与定子轴的自动找正,在测量过程中基于接触力和位移的双重反馈,实现零件平衡的自动精确调整,以保证内部间隙的正确转化.经实验验证,该系统测量精度在0.3μm以内,能够满足测量技术要求.     

四元数联合传递率在结构状态检测中的应用

结构两点之间的传递率定义为测得响应信号的频谱之比,它与激励输入无关,综合反映了结构的物理特性,包括刚度、阻尼和质量等,因此被广泛应用于结构状态检测。本文将基于单通道振动信号的传递率推广至三通道振动信号的四元数联合传递率,将三轴加速度计采集的振动信号构建为矢量信号进行三通道联合处理。该方法保持了不同通道信号之间的关联性,克服了传统方法中单通道处理再联合分析的信号失真问题,同时也避免了不同次测量中传感器安装姿态对检测结果的影响,提高了实际工程应用性。基于无砟轨道综合试验平台,结合卡洛变换(K-LT)和对偶树四元数小波变换(DQWT)进行了扣件松脱以及温度力变化的状态检测,均获得正确率95%以上的检测结果。     

三维形貌测量

为实现对自由曲面三维形貌的快速高精度测量,文中提出基于激光扫描的视觉测量方法及结构.该方案结构简单,测量速度快,实现了完全自动化.在汽车制造、航天、模具等重要行业中具有可观的应用前景.     

精密摆组件装配设备自标定方法

精密装配设备中各运动滑台存在安装误差,影响装配精度;目前,多采用装配设备内部集成的显微视觉系统,借助特制标定板进行线性标定;但该方法中的误差参数顺序标定,解算具有关联性,无法避免误差传递与累积的问题,且精密装配设备空间有限,标定板一般较难安装;为此,基于精密摆组件装配设备,提出一种通用自标定方法,该方法不借助标定板,仅需要在装配作业空间中由视觉系统跟踪设备自身固定特征的若干任意点位,再结合粒子群优化（Particle Swarm Optimization, PSO）完成误差参数的统一求解,最后根据推导的误差补偿模型实现误差补偿;实验证明,该方法与线性标定相比精度及稳定性均明显提高,标定精度在5 μm以内,为精密装配设备提供了简单有效的标定方案。     

PZT厚膜的电射流沉积研究

制备了锆钛酸铅( PZT)悬浮液,采用电射流沉积( EJD)技术,在硅衬底上沉积了PZT厚膜.研究了电射流沉积高度、流量及悬浮液混合条件对厚膜致密性的影响.结果表明:降低电射流沉积高度和流量有助于提高沉积PZT厚膜致密性;采用球磨方法充分混合PZT悬浮液,沉积的PZT厚膜致密性明显提高.采用优化的电射流沉积参数和球磨20 h的PZT悬浮液,制备了10μm无裂纹PZT厚膜,其压电常数d33为67 pC·N-1 ,相对介电常数εr 为255.     

应变电测法监测无缝线路实际锁定轨温的变化

实际锁定轨温是铁路部门衡量无缝线路钢轨应力状态的标准和轨道安全性的重要指标。采用应变电测法监测实际锁定轨温的变化,通过无线传感器网络的方式采集和传输数据,在1500m长的无缝线路段进行了一个月的在线监测试验,解算出了不同区段实际锁定轨温的变化,其中道岔区附近起点处较大（±10℃左右）,远离道岔区的轨道段变化较小（过渡段为±5℃以内;有砟轨道段为±3℃以内）。经分析和试验验证：应变电测法能够满足铁路部门对该无缝线路段长期在线安全监测的技术要求。     

城市管道现场组对施工控制

针对在位管道通过弯头、过渡管组对连接的情况,尤其是大口径管道组对过程中,弯头的角度、位姿以及过渡管切割控制不当,直接影响整个工程的工期和效益。为此以全站仪测量数据为基础,建立圆柱模型,进行圆柱面拟合,进而确定弯头角度及位姿;确定过渡管的端面方程,解算出过渡管的尺寸及管口形状,并绘制打印管口外圆展开图为过渡管切割提供依据。与拉线测量控制方法相比,实现了现场组对施工的有效控制,提供了施工的指导依据,易于操作且效率高。