基于加工测量一体化工艺的新型蜗轮副母机研制

提出"正、逆向适应改造"新思想:在用时栅传感器对仪器进行"极限指标"改造的同时,也对仪器应用对象——装备和工艺进行逆向改造:使装备能配合仪器完成现场复杂环境下的"特殊检测",工艺能配合仪器实现对加工过程的"超常指导".介绍了"仪器单元"及其与新型蜗轮副母机相嵌入的设计思想,使装备能够满足加工测量一体化工艺,既能在现场复杂环境下发现误差规律并自检确认,又能指导用误差诱导重塑与自我精准抵消的创新工艺去实现极高精度.目标成果:嵌入了仪器单元、执行加工测量一体化工艺、且产品为成套蜗轮副而不仅是蜗轮的新型蜗轮副母机.     

基于平面驻波磁场的二维位移传感器 测量原理与结构优化

在芯片制造、智能制造、航空航天等领域,精密平面定位迫切需要平面两维度位移的同步独立精密测量。本文提出一种基于电磁感应原理的平面位移传感器,由动阵面和定阵面组成。定阵面由m×n个平面螺旋线圈阵列串联而成,通入交变励磁电信号时在测量平面产生平面驻波磁场。动阵面由四个螺旋线圈以2×2矩阵形式排列,感应出振幅随x轴和y轴位移变化的四路调制信号,并利用Cordic算法求解两维度位移量。本文首先介绍了传感器的工作原理,对电磁模型进行有限元分析,并对位移解算算法进行数值模拟。根据仿真结果对测量误差进行分析溯源,优化传感器结构。制作传感器样机开展了实验验证,验证了传感器结构和位移解耦方法的可行性。实验表明,传感器在节距内最大误差为48.7μm,分辨率为0.317μm,在147 mm×147 mm量程范围内,传感器线性度达到0.15%,为高精度电磁感应式平面二维位移传感器的进一步发展提供了理论支撑和实验指导。     

平面线圈型直线时栅参数优化方法的研究

提出了一种基于非线性规划遗传算法的平面线圈型直线时栅位移传感器结构参数的优化方法，与传统枚举法相比该方法在优化效率和效果上都有大幅度的提高。通过建立基于非线性规划遗传算法的数学模型对传感器参数进行优化，根据优化结果建立传感器物理模型进行仿真，并设计传感器样机进行实验。与枚举法优化结果相比较：优化效率提高了65%，谐波畸变率降低了10倍。在240 mm的量程范围内，测量精度达到0.8 μm。结果表明了该优化方法的可行性，优化后的传感器从结构上抑制了原始误差，实现了高精度测量。     

超精密蜗轮副加工成套工艺研究

介绍了一种新型超精密蜗轮副加工成套工艺,该工艺以“误差诱导重塑与自我精准抵消”为核心思想。为实现传动误差的精准检测,开发了机械传动误差检测智能iFMT仪器;研发了嵌入iFMT仪器可实现加工测量一体化功能的新型蜗轮母机;配合刀具、新标准等配套技术,加工得到双面同时达到DIN标准1级精度的超精密蜗轮副。     

基于虚拟现实的人机交互视觉目标感知仿真

人机交互是人与计算机或其它外部设备之间的信息交换过程。在人机交互过程中,由于网络环境复杂以及不稳定等因素,直接影响视觉目标的感知效果。为解决上述问题,提出基于虚拟现实的人机交互视觉目标感知方法。利用虚拟现实技术建立安全的人机交互网络环境,并在此环境中截取视觉目标二维图像,采用Gabor小波变换法,提取视觉目标的特征向量;采用最小二乘支持向量机,建立人机交互视觉目标感知模型,通过粒子群算法确定模型相关参数;将提取的目标特征向量输入该模型中,完成人机交互视觉目标的感知。实验结果表明,上述研究方法的平均感知精度在95%～100%之间,高于其它两种方法的测试结果,研究方法的目标感知速度和感知效果也均更优。     

中大型蜗轮副动态检查仪结构设计与仿真分析

为提高蜗轮副传动误差的检测水平，设计了一台适用于中大型蜗轮副传动误差检测的仪器，其具有大尺寸、动态测量、多参数同时测量等优点。阐述了传动误差检测系统的基本构架，以及仪器的总体设计方案；介绍了仪器的工作原理，提出将时栅传感器与仪器相关部件一体化加工的构想，使用SolidWorks进行了关键零部件设计，完成了结构布局和虚拟装配；通过Ansys Workbench对横梁装配体进行有限元分析并进行了结构优化，优化后1阶固有频率提升23.95%，各阶固有频率对应振幅均明显减小。