数控机床的检测精度及其补偿方法浅析

在使用双频激光干涉仪检测数控机床精度的工作中影响检测精度的因素很多,其中包括温度误差、双频激光干涉仪的极限误差、安装误差等。本文从激光干涉仪的测量原理及方法、数控机床精度分析、补偿方法等几个方面进行了分析和探讨。     

新型纳米三坐标测量机误差检定方法的研究

以三光束平面镜微型激光干涉仪作为高精度的标准量,研究新型纳米三坐标测量机的误差检定方法,设计相应的激光头姿态调节架和目标靶镜,组建一套适用于其的误差检定系统,分四次即可实现对测量精度影响较大的11项单项误差进行相对高精度、便捷、同步地检定。以LabVIEW作为软件开发平台,基于三次样条插值算法,编写对单项误差的采样数据进行插值计算的应用程序,以求得单项误差在量程范围内任意位置的值。     

基于LabVIEW的高精度激光干涉测距系统

微位移和直线度误差作为工业测量中重要的几何参数,其测量值对精密仪器的制造与检测有着广泛应用.但随着工业技术发展,就传统测量仪器自准直仪而言,存在精度不高、实时性不强、速度慢等缺点,无法完全满足当下高速、高精度、实时监测的的要求,提出一种基于LabVIEW 的高精度激光干涉测距系统,对位移位置和直线度进行测量与分析.基于双频激光干涉测距原理,设计了光电测距仪测量得到带位移信号的光信号,经光电转换得到电信号,利用LabVIEW 平台编写操作界面和数据处理与误差分析.对系统进行实验,表明对长度30cm 导轨检测,相对误差小于0.2nm,系统具有结构简单、测量速度快、实时性强等优点,实现了位移与直线度的大范围、高精度的测量,可被在工业位移测量中广泛使用.     

纳米级分辨率双频激光回馈位移测量系统

提出了一种基于双频激光回馈原理的高精度位移测量方法。在分析双频激光回馈测量原理的基础上,研究了双频激光回馈的基本现象并给出了理论依据,进一步的在回馈光学系统基础上,对两路正交的光回馈条纹利用电路进行细分处理：即四倍频细分产生大数计数及在一个大数脉冲内再进行小数细分,最后再将二者相结合。主要采用可编程逻辑器件FPGA和单片机设计信号处理电路,四倍频细分主要利用FPGA实现,小数部分主要通过单片机软件查表程序实现。全部电路并通过逻辑、时序仿真,验证了本方法的可行性。目前此系统满足高精度位移测量的要求。     

CMM机构误差引入的空间点不确定度评定

提出了一种坐标测量机空间点测量不确定度的评定方法。在坐标测量机的准刚体模型下,通过坐标系旋转矩阵建立空间坐标点的三维测量模型;依据A类和B类评定方法,通过误差检测实验,量化21项机构误差所引起的不确定度分量;最后,根据测量不确定度表示指南(GUM)评定三坐标测量机机构误差引入的空间任一点的三维标准不确定度。采用Renishaw激光干涉仪对一台未经过误差补偿的三坐标测量机进行误差检测并评定出机构误差引入空间点的三维不确定度,验证了该方法的可行性,使得基于GUM评定CMM的测量不确定度成为可能。     

三坐标检测光学元件曲率半径的误差分析

对光学元件曲率半径的通用检测方法进行评估,理论分析了三坐标系统检测元件曲率半径误差的主要来源、分布以及总和,并通过与激光干涉仪测量结果的对比,明确了三坐标测量系统的检测精度,为铣磨加工阶段进一步修正光学元件曲率半径提供数据支持。首先介绍了三坐标系统检测曲率半径的基本原理,对测量误差的主要来源进行简单分析,获得三坐标系统测量曲率半径的不确定度;阐述了激光干涉仪测量曲率半径的基本原理以及误差来源,并计算了测量不确定度,证实激光干涉仪的理论测量精度优于三坐标系统。然后利用三坐标系统对简单抛光后的F数分别为2.17、1.45、0.923的光学元件进行实际测量,并与激光干涉仪的测量结果进行了比较。最后,对实验结果与理论计算结果进行对比。论文研究结果确定了三坐标系统测量光学元件曲率半径的不确定度,证实了利用三坐标测量曲率半径满足铣磨加工阶段的要求,能够为铣磨加工提供指导;同时研究发现,随着光学元件F数的增加,三坐标和激光干涉仪的测量误差都有增大的趋势。     

光栅测量系统的误差研究

研究光栅系统的误差构成及其变化规律,对提高光栅测量系统的精度,进行测量系统结构的优化设计均具有重要意义。在全面分析光栅测量系统误差来源的基础上,定量描述了光栅副误差、导轨误差、工作台误差,建立了光栅测量系统总误差模型;研制了一套激光干涉仪与光栅测量系统实时比对实验装置,实现了光栅测量系统综合误差的分离。通过模型仿真与实验比对,验证了总误差模型的有效性。应用该模型对光栅测量系统进行误差修正,能显著提高光栅系统的精度,使测量不确定度减小了一半。     

基于无人机编队提高干涉仪测向性能

反辐射导引头测向天线基线长度较短,导致测向精度有限.基于干涉仪测向原理,利用无人机编队实现长基线干涉仪测向系统构建,以提高对辐射源的测向精度.建立了测角误差计算模型,通过仿真分析了影响测角误差的主要因素,将长基线干涉仪测向系统与传统干涉仪测向系统测角误差进行了对比.仿真结果表明,解决高精度定位技术和多无人机监督控制技术等关键技术后,长基线测向系统测向性能与传统干涉仪测向系统相比有明显提高.     

直线步进电动机定位精度的激光测量

一、测试原理当各种类型的直线步进电动机作为数控定位驱动装置的执行元件时,静态定位精度就是其主要技术指标之一。在测量10BYX15-01型永磁式直线步进电动机(以下简称电机)的静态定位误差时,使用如图1所示工作原理的双频激光干涉仪:它由移动镜、分光镜5、光源7和计数显示仪9等几部分组成。激光可在与电机动子无机械接触(这可大大减少测量误     

直线时栅测量系统的误差研究

研究直线时栅位移测量系统中的误差规律,对提高时栅测量系统的测量精度及进一步优化系统结构具有重要意义。在分析直线时栅测量系统误差来源的基础上,定量分析了时栅误差、导轨误差、滑台及连接臂变形误差,建立了时栅测量系统的全误差模型;研制一套激光干涉仪与时栅测量系统标定实验装置,实现了时栅测量系统误差的分离,并利用该模型对测量系统进行误差修正,显著提高时栅测量系统的测量精度,修正后的精度达±8 m/m,测量不确定度减小一半。     

星载无源定位系统测向定位方法及精度分析

研究了相位干涉仪测向体制下星载无源定位系统测向定位的原理和定位的解析算法，并分析测向误差对定位精度的影响，给出了一种比较直观和简便的定位误差分析方法，通过分析实例得到定位误差的主要影响因素及其分布规律。     

基于概率路线图法的窄道采样与轨迹优化

提出一种结合莱维飞行和概率路线图法(Lévy-probabilistic roadmap, LPRM)的路径规划算法。将莱维飞行方法应用于窄道采样,障碍物中的随机点通过莱维飞行走至自由空间,并延长碰撞测试来确保采样点位于窄道内,提升狭窄区域的采样质量与效率;为避免大量无效点的生成,在采样前先对地图进行预处理,膨胀障碍并对其进行边界提取,根据边界信息计算狭窄区域采样点数量,保证了全图采样的合理分布;进一步考虑移动机器人的实际工作情况,采用分段贝塞尔曲线对路径轨迹进行优化使其符合运动学约束,提高移动机器人的机动性。仿真实验在不同环境地图下对比了LPRM、传统概率路线图(PRM)和桥测试3种算法,结果表明LPRM算法相较两者在单一窄道环境下规划效率分别提升35.1%和32.2%,在复杂环境下其规划效率分别提升32.9%和15.5%,且提前400和100个采样点达到收敛,规划效率和成功率显著提高,总体耗时更短、路径更优,能减少移动机器人本身的能耗,提高整体工作效率。     

压电传感器低频动态补偿数字滤波器设计

弹载压电传感器调理电路因测试环境的特殊性,难以采用精密的高输入阻抗电荷放大器.本文针对该问题设计了小体积的调理电路,并针对该测量电路因低频特性不足而导致的低频信号测量误差较大的问题,提出了动态实时补偿数字滤波器方法.运用CPLD器件实现了基于数字滤波器的实时动态误差校正,经实验验证,该补偿滤波器有效地延伸了压电传感器的低频测量范围,提高了弹载传感器的测量精度.     

基于采样频率自适应的高精度谐波分析软件算法

采样不同步产生的同步误差是造成频谱泄漏和影响谐波分析准确性、检测精度的重要原因。本文提出一种基于采样频率自适应技术的软件算法,通过采样数据计算得到信号较为准确的实际频率,并根据实际频率动态调整采样的时间间隔,实现采样频率的自适应,从而减少同步误差,降低频谱泄漏的影响。该软件算法实现简单,精度较高,对于频率变化较缓慢的电力信号能够明显地提高测量精度。仿真结果验证了算法的特性,给电力系统高精度谐波分析提供了一种有效的方法。     

双波段、双通道对接系统测距误差补偿方法研究

为了完成空间航天对接任务,针对复杂光照条件下的对接孔位置测量问题,设计了一种双波段、双通道测距系统,并对其测距误差补偿方法进行了研究.在介绍了系统测距及误差补偿原理后,根据可见、近红外和双目的测距特点及误差分析结果,利用神经网络对双波段数据进行融合补偿处理,实现弱光照、强光照及无光照条件下的对接孔位置测量.通过实验测试...     

一种新型双激光测速系统的设计与应用

机动车速度检测是现代智能交通系统中的一个重要组成部分。基于激光测距技术,研究了一种新型双激光机动车测速系统。在沿车流方向的两个固定位置各垂直安装一个激光测距传感器,通过测距值的变化检测到有没有车辆通过,根据车辆通过两个激光测距传感器的时间差和传感器的水平间距,可以计算出车辆的行驶速度。同时测距值可以完整地反映出车辆的外形轮廓。该系统主要由事件检测模块、数据协议转换模块以及轮廓检测器模块组成。通过与美国STALKER公司的BASIC型移动式测速仪测试数据进行比对实验,结果表明该系统测量误差在1 km/h之内,具有成本低、测速快和精度高的特点。     

基于PIC单片机的电能表时钟误差分析仪的研究

电能表的时钟精确与否将直接影响电能表的精度，因此必须对电能表的时钟误差进行分析。利用PIC单片机实现了复费率电能表误差分析仪的设计。通过多周期同步测频法提高了测量的精度。从系统硬件组成和软件设计思想分别对系统加以介绍。系统实现了复费率电能表误差的快速、准确检定。     

基于STFT的宽带信号时差测量方法

利用相位干涉仪测量信号到达时差时,频率估计误差会引起测量误差,且现有方法对宽带信号适应性较差.针对这些问题,提出了利用信号频域互相关的相频曲线估计到达时差的方法.该方法利用短时傅里叶变换对宽带信号进行重构,并对重构信号在频域进行互相关,然后利用相频曲线的线性关系估计时差.该方法在低信噪比条件下对宽带信号的到达时差具有较...