多轴数控机床几何误差的软件补偿技术

论述了在“华中Ｉ型”数控系统中开发的数控机床几何误差的软件补偿技术。分析了各轴的误差元通过运动链传播的建摸问题和其对切削刀具在机床工作空间中的姿态误差的影响;建立了机床结构的每个误差元和切削刀具相对工件位置误差相联系的通用数学模型;采用激光干涉仪直接测量的方法来获取误差模型中各个误差元参数,提出了一种测量机床运动部件滚摆角的新方法;测量点的误差参数被存储在计算机内,在测量点之间采用线性插值来获得补偿点的误差参数。数控系统每８ｍｓ中断一次,读取与补偿点相关的位移和转动误差参数以及刀具的参数,利用误差模型计算刀具相对工件的误差在各个运动轴上的误差分量,该误差分量被数控系统叠加到各运动轴的指令位移上,使各个运动轴产生附加的运动,从而实现数控机床几何误差的软件补偿。对比试验表明该补偿技术能使数控机床的几何误差减小７０％。     

双光子聚合加工系统的误差建模及辨识

双光子聚合加工技术可实现大面积超材料快速结构化加工,双光子聚合加工系统中存在的误差是影响加工精度的重要因素之一。系统误差的来源以及系统误差的辨识分析是实现误差补偿,提高加工精度的重要前提。为了研究加工系统的各个组成部分的误差项及系统误差的主要来源,对系统误差进行辨识分析,从而建立双光子聚合加工系统的误差模型,并搭建实验测量系统,对微动台的几何误差进行测量,包括定位误差与直线度误差,然后采用改进九线辨识法对其它几何参数进行辨识,得到了加工系统的各项几何误差参数。对加工系统的误差项及其主要来源分析,可知系统的几何误差对加工精度的影响最大,同时对其误差参数进行辨识,对提高加工精度有重要意义。     

透平油参数自动测试系统的设计

根据汽轮机油系统中各个部套试验时所需测量透平油的各项参数数据,设计了透平油参数自动测试系统,该系统解决了测量数据分散,误差较大的问题,提高了试验效率及数据的准确性。     

齿轮测量中心误差补偿研究

齿轮测量中心机械结构存在制造和安装误差,在测量时产生的运动误差影响齿轮测量精度。针对自主开发的HY 300型齿轮测量中心,为减小齿轮测量中心的几何结构误差对测量精度的影响,应用多体系统拓扑分析方法,分析并指出了测量中心的27项几何误差参数,对齿轮测量中心的各个部件进行运动学描述,建立了系统的拓扑结构和几何运动误差模型,推导出包含27项几何误差的精密测量方程式和不含误差的理想测量方程式,为后续测量中心齿轮测量结果的误差补偿和仿真分析提供理论基础。     

柔性关节式坐标测量机的误差源分析与建模

近30年来研究发展了可用于多种制造业的各种几何形体参数测量的柔性关节式坐标测量机,它具有灵活、轻便、价格较低等优点,适宜于现场使用,但限制其应用的关键就是其测量精度问题,本文首先建立测量机的测量模型,然后对影响测量机精度的误差源进行分析,建立更有效的误差模型。通过求出误差模型中各个参数并进行修正补偿后,大大提高测量机的精度,并分析了测量机存在最佳测量区域的问题。     

在机测量激光测头位姿的线性标定

针对在机激光扫描测量中激光测头安装位置和姿态引起的测量误差,提出了一种适用于在机激光测量的测头标定方法。构造了在机激光扫描测量原型系统,建立了激光测头随机床运动的测量模型;通过多角度扫描标准球球面拟合球心,给出了一种线性求解测头安装位姿参数的算法,避免了非线性优化求解中的大量计算和不稳定问题。分析了测量过程中机床各个轴的运动误差对测量结果的影响,建立了误差模型,并给出补偿机床系统误差的方法。实验显示,对直径已知的标准球进行测量时,测头在不同摆角测得的标准球直径误差小于0.05 mm,误差补偿后球心位置误差减小了83%。实验结果验证了该标定方法的可行性,以及机床误差对测量精度影响的模型及补偿方法的正确性。     

航空平显火控系统误差分析

讨论了航空平显火控系统的原理误差、测量参数误差和显示器误差,分析了原理误差在建立瞄准数学模型中产生的原因,测量误差在火控计算中所使用的参数通过传感器测量而造成的问题,以及显示误差和其他误差带来设备误差等的形成及结果,并对数学模型的简化引起的误差、显示器误差、瞄准误差和系统误差等几个主要误差提出了解决方法及补偿措施。     

基于单轴转台标定陀螺仪的方法研究

高精度姿态传感器是用于新能源汽车倾角,加速度,角速度测量的高精密仪器,生产出厂前必须经过测试标定才能进入实际应用。本系统针对传统测试标定方法效率低,调平和引北引入误差项多,且每次误差项不一致等问题。将测量系统流水线化,提出了一种定点测量的方式,通过数学的方式消除调平引北映入的误差项,推导了各个误差参数的求解方法。实验表明,本系统测量高效简便,结果准确,可以应用于高精度姿态传感器的测试标定。     

基于AT89C55木材干燥工业现场参数自动测试系统

本文论述了木材干燥工业现场参数自动测试系统的硬件、软件设计.重点介绍了各个参数测量传感器的工作原理,提高被测参数测量精度的措施,以及测量过程中动态补偿的方法.     

数控机床几何误差的辨识研究

构建了基于扫频激光干涉技术的数控机床几何误差测量系统,介绍了测量系统的关键组成模块,给出了扫频激光干涉测量系统的总体结构和工作原理。以三轴数控机床为例,分析了数控机床的几何误差参数并构建了机床综合误差模型,分析了机床几何误差参数不同的辨识方法的特点,提出机床几何误差参数辨识的7线法,基于此系统实现误差数据的采集和机床几何误差参数的快速辨识;最后通过具体试验测量三轴数控机床误差,得到其几何误差参数的辨识结果。     

基于混沌理论的胶囊重量测量仪研究

采用传统的胶囊重量测量方法,其测量精度易受放大器和A／D转换器等中间环节的制约。针对这一缺陷,提出一种基于混沌理论的测量电路,并应用于胶囊重量测量仪。其特点是直接将重量映射为二进制代码,从而避开了放大器等中间环节对测量精度的不利影响。文中阐述了混沌重量测量原理,研究了混沌测量电路的实现方法;介绍了测量仪的主要硬件组成和软件流程。用重复实验法,分析了测量仪的稳定性和精度,实验数据表明,该胶囊重量测量仪精度高,方法可行。     

基于二维连续小波变换的三维轮廓测量技术比较研究

为解决在物体高度梯度变化较大的情况下三维轮廓测量技术的测量精度问题,将连续小波变换应用到三维轮廓测量技术中.开展了基于2d-paul和2d-morlet连续小波变换轮廓术研究,进行了三维轮廓测量术比较分析,建立了小波“脊”相位与高度之间的关系,提出了在物体高度梯度变化较大的情况下基于2d-paul算法优于2d-morlet算法.在对比分析的基础上对两种连续小波变换轮廓测量技术的测量精度进行了评价,进行了Matlab和实测试验.研究结果表明：物体高度梯度变化较大的情况下适合采用2d-paul算法,其能更有效地提高三维轮廓测量技术的测量精度.     

基于大气透过率比例校正的目标辐射测量

大气透过率是影响目标辐射测量精度的重要因素,而常规通过MODTRAN等模式计算软件,由大气参数计算大气透过率的误差一般在15％以上,极大地限制了目标辐射测量精度.为此,本文提出利用某一距离的实测大气透过率和模式计算大气透过率之比得到大气过率校正系数来对其它距离的模式计算大气透过率进行比例校正.实验显示,校正后大气透过率的精度优于8.1％,大大提高了目标辐射测量精度.利用中波红外相机和面源黑体开展了目标辐射特性测量实验,结果表明,采用MODTRAN计算大气透过率的辐射测量方法得到的目标辐射反演精度约为20％,而采用本文方法对大气透过率校正后可将反演精度提高到10％以内.     

基于单片机的发动机转速测量系统的分析研究

本文介绍了基于霍尔脉冲发生器与单片机的转速测量装置的组成及转速的测量方法,分析了该种测量方法的测量精度以及测量精度与转速的关系。并讨论了转速测量数据的滤波方法。     

单目视觉测量系统不确定度的分析

基于光学测头特征点成像的单目视觉坐标测量系统是一种新兴的高精度、大尺寸、三维整体、在线测试系统,在现代工业生产中具有重要应用价值。为评价这种单目视觉测量系统的测量精度,对基于测量不确定度的评定方法进行研究。在对影响单目视觉坐标测量系统测量精度的主要因素进行深入分析研究的基础上,建立测量不确定度评定表达式,实现对测量系统测量精度的评定;通过测量试验对评定方法加以验证,试验证明测量系统的测量精度与分析结果相吻合。     

有图形硅片显微图像微距线宽测量方法研究

针对硅片关键尺寸高精度准确测量的要求，在整像素级标准件法二维图像微距尺寸测量的基础上，本文综合应用基于卡尺的标准件法和空间矩亚像素细分算法，提出了具有像素级高速度、亚像素级高精度线宽测量的两步标定法。通过给出一个焊盘样本的实际测量结果来分析对比，表明该方法测量精度有了明显地提高，可以用来进行有图形硅片关键尺寸的测量标定。     

采用CCD的非接触测量中提高精度的一种方法

利用CCD传感器对工件进行测量是非接触测量领域的常用方法,但受到CCD像元特征尺寸的限制,测量精度往往只能达到微米级,限制了该系统在非接触测量方面的更广泛应用.本文从算法角度提出了一种提高CCD精度的方法.实验证明,方法能将测量的精度提高一个数量级.     

光电定角比相法检测圆光栅测量精度的提高

用公式推导说明了影响光电定角比相法检测圆光栅刻划误差测量精度的因素,并用两台测量精度不同的仪器做了实验验证.文中提出,在仪器稳定,主轴回转精度高的前提下,再采用分光裂相法读数,异或门鉴相、“内插法”、“对称联系法”等措施,就能获得较高的测量精度.     

科氏惯性力测量精度分析

采用弹性动力学方法对一种旋转圆盘和轨道小车形式的科氏惯性力试验仪惯性力的测量精度进行了理论分析。研究结果表明,多种因素影响测量仪的测量精度,主要包括测量仪的结构形式,轨道梁的质量、尺寸和底盘的牵连角速度,当底盘的角速度逐渐增大时测量精度迅速下降,误差急剧增加。文中的结果对于提高科氏惯性力试验仪的测量精度有一定参考作用。     

雷达结构精度影响因素与测量的分析研究

随着高集成、大功率和大口径雷达的发展,雷达结构精度对雷达低副瓣电平、测角精度等影响日趋明显。为提高结构精度指标分配的科学合理性,需梳理结构精度指标与电讯指标的对应关系,并详细分析各结构精度对应的影响因素,使雷达结构精度既能满足使用要求,又能降低实现成本。文中结合雷达结构中与电讯高度关联的阵面表面精度、天线座轴系精度、阵面位置精度和标校精度,逐个分析了各误差影响因素对结构精度的影响,并结合典型雷达给出具体分配方案,形成天线系统结构影响测角精度的定量计算方法。根据分析结果给出了结构精度测量与标定的技术实例,为类似雷达结构精度设计与测量提供借鉴。