光栅尺动态误差检测与补偿技术研究

针对光栅尺检测装置在检测系统误差来源分析多基于理论分析,缺少对检测系统关键部件的定量标定,而且,现有检测装置在光栅尺运行速度等光栅尺实际工作状况方面考虑不够全面的现状,设计一种基于高精密气浮导轨的光栅尺动态误差检测装置,对检测装置的各关键部件引起的检测误差进行试验定量标定,并基于该装置对光栅尺在不同速度下的动态运行误差进行试验研究。试验结果表明,光栅尺的加速度对其动态运行误差影响较大,对运行速度影响却有限,而且各运行速度下光栅尺动态精度具有较好的重复性。通过回归分析的方法得出了光栅尺的全程误差补偿曲线,通过误差补偿大幅提高了光栅尺的测量精度和适用范围。     

高精度平面气浮导轨的误差均化效应研究

气浮导轨具有高运行精度、高平稳性的一个重要因素在于气体具有误差均化作用。为了探究误差均化作用的大小,通过多个不同波长的正弦函数来模拟导轨轮廓误差,建立平面气浮导轨物理模型,采用有限差分的数值计算方法求出动气浮导轨在运动过程中的各个平衡位置参数,进而利用最小包容法求出其运行直线度。结果表明:气体润滑很好地实现了气浮导轨误差均化作用,且效果明显;与无气体润滑状态时相比,气浮导轨在通气状态时的运行直线度提高了约一倍,与静导轨轮廓误差相比提高了约2/3。建立的气体误差均化效应计算方法为探究误差均化的影响因素奠定了理论基础。     

气浮导轨性能测试实验台设计与分析

在超精密气浮定位平台研究工作中,对静压空气轴承的安装位置对系统影响的研究相对较少,文中介绍了一种新型机械结构的气浮导轨性能测试实验台,实验台导轨滑架采用焊接框架组合结构,实现不同类型气浮轴承的更换及不同数量的气浮轴承的安装,形成不同结构布局的气浮导轨,能够满足多种气浮导轨的实验研究,提高了气浮导轨实验台的利用率和使用范围。此实验台具有机械精度高、系统刚度大、结构稳定性好,安装使用方便等特点。     

有负载的闭式静压气浮导轨动态仿真研究

为避免因导轨承载力及刚度不足造成超精密机床加工精度不合格,建立闭式静压气浮导轨仿真模型,利用Fluent采用动态网格的动态仿真计算方法对气浮导轨承载力及刚度进行接近于实际的精确仿真计算,并结合简单孔式节流理论验证动态仿真计算的正确性.结论显示:动态网格计算结果与简单孔式节流原理相符;导轨负重50 kg时其承载力大于负重...     

整体闭式与开式气浮导轨静态性能对比分析

静压气浮导轨是精密气浮工作台的重要组成部件,其承载能力和刚度直接影响了工作台的平稳性以及所加工零件的精度.针对所设计的精密高刚度二维气浮工作台,提出采用有限差分的数值计算方法,在双边间隙总和与供气压力相同的条件下,对整体闭式及开式气浮导轨的气浮面进行整体求解计算,对比分析其压力分布、承载能力、刚度等静态性能参数.结果 ...     

燕尾导轨零件加工中的误差分析

以万能升降台铣床燕尾导轨加工为例,根据燕尾导轨零件的技术要求和加工工艺过程,分析产生误差的各种原因,并提出提高燕尾导轨零件加工精度的措施.     

三坐标测量机气浮导轨滑块结构设计与仿真

静压气浮导轨采用气体润滑,具有无摩擦、热变形小、寿命长等优点,且气膜的误差均化作用显著提高了其运动精度,满足三坐标测量机高精度、高平稳运动需求。为探究三坐标测量机中静压气浮导轨滑块的承载性能,建立了矩形气浮滑块结构模型,滑块内置小孔节流型气浮垫,运用COMSOL有限元仿真软件对其气浮静态承载特性进行仿真分析,验证了结构设计的合理性。     

带有形状误差的缝纫机气浮针杆动态性能分析

以缝纫机气浮针杆表面形状的测量结果和变化规律为基础,通过建立接近真实情况下的针杆表面数值模型和缝纫机气浮针杆动态控制方程,分析针杆往复运动下数据模型的动态变化原理,采用有限差分法对理想针杆和带有形状误差的针杆的动态性能进行仿真分析。结果表明:带有形状误差的针杆表面在动态情况下可以产生相对明显的动压效应,产生较大的气膜承载力。     

定位运动平台气浮导轨设计

针对高加速度高精度定位气浮平台对气浮导轨高刚度高承栽能力的要求,采用二维线性插值和有限元法推导平面气浮空气轴承的静态性能公式,利用数学软件MATLAB编写有限元程序计算气浮导轨的静态性能并分析相关参数对静态性能的影响.有限元分析结果表明:当气浮平台中节流孔之问的排距与气浮面宽度的比值为一定值、气浮厚度为另一定值时,气浮平台的角刚度和承栽能力得到较优值.研究结果为气浮导轨的静态性能优化提供了理论参考,为气浮平台的结构优化提供了方向.     

基于CPLD的光栅传感器动态数据采集系统

为实时准确地显示光栅传感器的位移量,利用差分放大和整形原理,将光栅传感器输出的模拟信号转为脉冲方波信号0通过可编程逻辑器件（CPLD）对方波信号进行软件四细分、辨向和计数。同时,单片机与计算机进行串口通信,输入脉冲当量,从而使CPLD中记录的脉冲数转为光栅传感器的实际位移量进行LCD实时显示。     

基于ADAMS的导轨系统动力学特性分析

导轨系统是数控机床的重要功能部件,其动力学特性直接影响机床整机的加工精度、加工效率。研究了利用ADAMS软件对直线滚动导轨系统动力学特性分析的方法,介绍了导轨系统动力学建模的原理,用水平和竖直方向的弹簧来模拟导轨系统的结合面的刚度特性,获得了导轨系统的动力学解析模型。提出了基于ADAMS的导轨系统动力学特性求解流程,包括建模、加约束、模型校验、特性求解等关键步骤。以某导轨为对象,建立了导轨系统的刚体动力学模型．获得了导轨系统的固有特性。将结果与理论计算结果进行了对比．表明创建的基于ADAMS的导轨系统仿真模型是正确的．可以用于后续模拟导轨系统的各种动力学行为。     

基于LabVIEW的车床导轨坐标值自动检测系统的设计开发

介绍了利用数据采集卡PCL-816基于LabVIEW进行数据采集的检测系统,该系统通过消除测量基准本身误差的误差分离技术对车床导轨坐标值进行测量,具有数据采集方便,精度高的特点.     

基于滚动直线导轨动态特性分析与有限元仿真

通过对滚动直线导轨的受力分析,并基于赫兹接触理论,建立了滚动直线导轨的动力学模型,并考虑了刚度的非线性;对导轨进行了Ansys有限元分析,求出其模态振型和固有频率,并研究了不同固定方式对其动态特性的影响,得到了一些有用的结论,给工程实际提供了一定的参考.     

基于VB的加工误差统计分析系统的设计与实现

对加工误差的统计分析法进行了研究。论述了分布图分析法和点图分析法的理论,采用模块化技术、数据库技术进行软件设计,实现了计算机辅助加工误差的统计分析,使加工过程中品质控制更准确、快捷和有效。通过实例,论述了系统功能和开发过程。     

基于USB总线的光栅位移传感器检测系统设计

介绍了USB(通用串行总线)以及带USB接口的单片机PIC18F4550和光栅位移传感器等的基本知识.详细介绍了基于USB总线的光栅位移检测系统的软硬件设计.文中介绍了带全速USB接口的单片机PIC18F4550的特点,并利用它的USB接口设计了一个光栅位移检测装置,提高了光栅位移检测系统的抗干扰能力和可靠性,减小了系统的体积和成本,同时,在实验的基础上提出了一种全新的光栅位移传感器辨向与细分算法的设计,解决了光栅传统理论中的"光栅的细分倍数与光栅位移速度是互为矛盾的"观点.     

基于移动最小二乘的数控龙门导轨磨床定位误差建模及补偿技术

为提高国产大型龙门导轨磨床精度,针对大型龙门导轨磨床的定位误差,应用移动最小二乘法建立误差模型。移动最小二乘法是形成无网格方法逼近函数的方法之一,生成的曲线曲面具有精度高、光滑性好等许多优点,其建模精度远高于普通最小二乘法（LS）。为实现大型导轨磨床的在机实时补偿,应用外部坐标偏移法对大型龙门导轨磨床定位误差进行补偿。补偿后,大型龙门导轨磨床精度提高89.3%,有效提高了该龙门导轨磨床的加工精度。     

FPGA在传动误差检测系统中的应用

介绍了机械传动误差测量方法,具体阐述了采用脉冲细分计数方式的传动误差测量原理。提出了一套以FPGA为设计核心的传动误差数据采集的设计方案,并通过仿真验证了此方案的正确性。     

高精度衍射光栅干涉式测量系统的主要误差分析与仿真

设计了一种高精度位移传感器——衍射光栅干涉仪系统。该系统利用半导体激光器作为光源,衍射光栅作为长度标准,其光学原理可以利用多普勒效应来阐述。给出当光栅存在沿X向、Y向上的位移偏差和绕X轴、Y轴和Z轴的转动误差时,引起干涉条纹质量变化和测量误差的定量关系,为测量系统在实际应用中进行误差修正提供依据。经分析可知,光栅沿X轴(光栅运动方向)、Y轴(光栅刻线方向)和Z轴的偏移几乎不会导致条纹信号变化;当光栅沿着X轴旋转时,条纹方向和间隔均发生了变化;当绕Z轴旋转时,条纹间隔没有变化但是方向发生了变化;当沿X轴和Y轴旋转后,条纹位置分别向右和向下移动。光栅沿Z轴移动误差小于0.05mm,绕X轴和Z轴旋转误差小于0.002rad,绕Y轴旋转误差小于0.005rad时,满足测量范围为1000mm时,精度为±3μm测量的要求。     

光栅线性位移传感器误差分析

本文对光栅线性位移传感器在使用与安装时产生的误差进行了探讨,着重分析了光栅尺变形和尺框变形及误差及压杆结构造成的误差。这对提高传感器的位移测量精度具有实用价值。