轮廓仪测针误差修正算法的研究

介绍触针式二维轮廓测量仪固有误差和缺陷,分析了触针半径补偿算法的缺陷;设计了一种补偿效果更为理想的测针误差修正算法,提高了仪器测量精度。     

基于最小二乘法CNC无线测头智能检测控制系统设计

为提高CNC在机检测效率和质量，针对现有的接触式测头各种检测误差，研究一种基于最小二乘法曲线拟合插值方法的测量误差补偿模型，该算法通过最小二乘法分别对测头模型标定、系统测量误差补偿模型构建，设计了一套精度较高的CNC无线测头智能检测与控制系统，达到在机测量零件尺寸精度和误差补偿。生产结果证明该系统误差补偿算法的可行性、有效性与优越性较高，提高了生产效率、生产质量，降低了次品率、生产成本，能广泛适用于CNC数控铣削精密加工零件尺寸测量与误差补偿。     

光学非球面三坐标测量中的像散补偿

利用三坐标测量仪在光学非球面镜研磨与粗抛阶段进行面形检测时,测量结果常由于补偿程序不完善而出现像散误差。本文分析了非球面三坐标测量得到的数据,指出测量结果中出现像散误差是测头半径补偿不准确所致。然后,提出了一种离线数据处理方法对测量数据进行补偿来消除像散误差。该方法通过计算网格排列的测头中心点行和列方向的切向量得出曲面上每个点的法向矢量;根据测头半径计算出测头球心到接触点的偏移量,从而实现三坐标测量仪的三维测头半径补偿。球面样板实验显示这种方法可以将该样板测量中的像散峰谷值(PV)由4.921 9μm减小到0.065 2μm,基本消除了测量结果中的像散误差,提高了三坐标测量结果的准确度。实验结果验证了提出的三维测头半径补偿程序的有效性。     

在线测量系统测头误差补偿技术研究

通过分析在线测量系统测量过程中触发式测头测量结果的误差组成元素及其产生的原因,建立了测头标定的数学模型,并通过最小二乘法进行解算,提出通过对测头半径进行补偿来减小测量误差的新方法,该补偿方法综合考虑了实际测量过程中测头预行程误差、测头各向异性、测头偏心误差等影响因素,并利用双线性插值法建立测头半径补偿值与测点法矢方向之间的映射关系,来计算拟合任意法矢方向的半径补偿值。最后通过实验验证,对比补偿前后的测量结果,结果表明补偿后的测量系统测量精度有明显提高。     

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。     

接触式轴孔内径在线测量中测头系统误差分析

为提高轴孔内径在线测量精度,分析了接触式测量过程中,测头半径误差与测头预行程误差对测量结果的影响以及其补偿方法。针对测量过程中测头半径误差,通过计算被测点的法矢,可进行有效的测头半径误差补偿;提出了基于BP神经网络的预行程误差预测模型,根据标准球实际测得的预行程误差,在对所建立的神经网络训练的基础上,对触发式测头在不同法矢上的预行程误差进行预测,并将预测结果与标准球相应的实际测得的结果进行比较,比较结果验证了该预行程误差预测模型的有效性。     

基于电涡流位移传感器的嵌入式滚转角测量方法

导轨运动副在运动过程中会产生6个自由度误差,滚转角误差一直是测量的难点。提出一种基于电涡流位移传感器的滚转角在线测量方法和装置。该方法将导轨固定于基准平面,电涡流位移传感器探头通过连接板安装在运动平台上,其中两个探头相距L,并且连线垂直导轨运动轴线,平台运动过程中,两个探头通过测得的导轨直线度误差间接得到导轨滚转角误差;考虑到基准平面平面度误差影响,建立了误差补偿模型,对基准平面平面度误差对滚转角误差测量引起的角度变化量进行补偿,从而计算出导轨精确滚转角误差。静态和动态加载对比试验结果表明:在导轨运动距离为100 mm,导轨滚转角误差变化范围为-32.5″至8.6″时,本方法与标准中的水平仪法比对残差在±1.5″左右,验证了该测量系统的可行性和所提出的补偿方法的有效性。提出的导轨滚转角测量方法充分考虑和减少了基准平面平面度误差的影响。此外,所提方法可以实现在线测量,可以与其他电涡流位移传感器相结合,组成结构简单、测量精度高、抗干扰能力强的多自由度在线测量系统。     

在机检测触发式测头系统的误差分析与实验

测头系统的误差主要包括机械结构部分的误差、传感信号解调系统误差及测量过程中因探测速度等测量参数不同带来的动态误差。机械和传感信号误差由设备的硬件保证,在测量开始前可以通过有效半径校准进行误差补偿。而测量参数不同带来的动态误差则与测量过程的操作方法有关。首先介绍了测头系统误差的产生机理,搭建测头系统误差分析实验平台,通过改变测量参数观察测头系统误差并分析其成因,对比实验结果得到最佳的测量参数,可为在机检测技术研究实验提供参考。     

自动磁通门经纬仪多参量误差补偿算法

自动磁通门经纬仪是地磁绝对观测中测量磁偏角和磁倾角的重要仪器,在测量过程中目前存在横轴与磁轴的不正交误差、磁通门传感器零点偏移误差、电机停止误差和竖轴倾斜误差。为了提高仪器测量精度,利用多体系统理论建立了磁通门传感器输出模型,并基于该模型和"四位置测量法"提出了磁偏角和磁倾角的多参量误差补偿算法。补偿算法通过传感器指向与地磁矢量正交的4个特定位置进行测量,可消除不正交误差和传感器零偏。针对测量过程中存在的电机停止误差和竖轴倾斜误差,补偿算法可进行修正。利用模拟数据进行的仿真实验表明,补偿算法可对±10′以内的电机停止误差和竖轴倾斜误差进行补偿。在台站完成的实测实验表明,补偿算法使测量误差减小到3″以内,满足仪器测量的需求。     

误差补偿技术在相位偏移干涉测量中的应用

在研究泰曼—格林相位偏移干涉仪测量原理基础上，分析了位移驱动器移相误差对五幅移相计算结果的影响，一阶线性误差和二阶非线性误差是相位偏移干涉测量技术中产生相位误差的主要因素；提出了五幅算法移相误差补偿技术，该方法直接从相位偏移干涉图中计算移相过程中存在的一阶及二阶移相误差，对五幅算法结果进行误差修正；采用玻璃平晶为测试对象，建立了泰曼一格林干涉仪移相误差补偿原理试验系统。试验结果表明在同时存在一阶移相误差及二阶移相误差情况下，采用提出的移相误差补偿方法可以将位移测量精度提高6倍，相当于采用氦氖激光器的倍程干涉仪中位移精度达到1．0nm。     

磁航向测量系统误差修正方法研究

介绍了磁航向测量系统的设计．分析了影响磁航向精度的误差来源及目前磁航向误差补偿算法存在的问题。在此基础上提出一种基于椭圆最佳二乘拟合的新算法．对现有的磁航向误差补偿算法加以改进。试验结果表明，该补偿算法在不以增加硬件复杂度和软件计算量为代价的前提下，能够很好地修正软硬磁场引起的磁航向误差，提高了磁航向测量系统的完整性与实用性。     

柔性测量臂测头半径补偿算法研究

柔性测量臂测头半径补偿的精度对系统精度具有重要影响.本文在分析半径补偿基本原理的基础上,提出了一种基于测量特征分类的半径补偿算法.该算法首先把测量特征分为点、线、面3种基本特征(其中面特征又分为二次曲面和自由曲面),然后建立各种特征的参数方程,利用测量得到的少量特征点,采用最小二乘法拟合得到被测特征的参数,最后根据被测特征参数进行高精度半径补偿.试验结果表明本文方法确实可行,具有较高的测量精度和较好的实用性.     

单吸收罩发射率测量补偿方法

针对表面辐射率的在线长时间测量问题,在前置探测罩的双罩发射率测量方法基础上,研究了一种单吸收罩测量发射率的方法.建立了探头的有效发射率模型,对吸收罩表面发射率和自身辐射能导致的误差进行了分析,归纳出误差参数及误差补偿方法.用实验数据拟合获得了误差参数并应用于测量方程,同时改进了探测罩外形设计,分析比较了误差补偿前后发射率偏差.该方法拓展了测量范围和温度适应范围,实现了发射率低至0.2,温度低至100℃的条件下的有效测量.     

坐标法测量蜗轮齿形误差的研究

针对坐标测量的测量方式,对非渐开线蜗轮齿形的测量进行了研究.在对球形测头半径补偿的基础上,建立了齿形误差模型及其误差评定方法.     

慢刀伺服车削刀具半径定向补偿的分段逼近求解

复杂曲面的慢刀伺服车削加工过程中,采用刀具法向补偿算法会在各个直线轴产生补偿量,加工法向矢量突变的曲面时,这种算法并非最优,将补偿量只应用于负载较低的直线轴却是更优的选择。提出一种基于线段逼近的刀具半径定向补偿数值求解算法来求解定向刀位点,通过半径细分的策略使法向误差收敛。算法实例验证及与相关算法的对比结果显示,该算法适用于点云构成的曲面或分段曲面的刀具半径补偿。     

复杂曲面零件加工精度原位检测系统的残余误差补偿

复杂曲面零件数控加工后直接进行原位加工精度检测和误差补偿,是实现精密产品闭环制造模式的有效途径。原位检测系统的误差来源于测量系统误差和机床运动系统误差,经相关的误差分离与误差补偿后,仍存在较大的残余误差,影响检测精度及其推广应用。针对原位检测系统的检测精度问题,开展检测系统残余误差的回归建模与补偿研究,在机床几何误差、测头半径误差以及预行程等基本误差补偿的基础上,建立基于偏最小二乘回归分析算法的误差回归模型,实现曲面零件测点法矢方向的检测数据二次补偿。在算法实现的基础上,列举复杂曲面零件进行数控加工与在线检测的试验研究。试验结果表明,二次误差补偿方法可以进一步提高原位检测系统的检测精度。     

利用自组织原理补偿主轴热误差的仿真研究

本文提出了一种基于自组织原理的主轴热误差补偿策略，它只需根据对主轴热倾斜状态的定性测量结果即可进行定量误差补偿，从而可以大大降低对误差测量精度的要求及测量成本，同时各补偿力间的协调关系根据自组织原则自动建立，简化了补偿算法。经过对某型卧式加工中心主轴热误差进行的自组织仿真补偿，其主轴热倾斜误差减小了92％以上，热偏移误差减小了46％以上。     

CNC系统刀具补偿研究（二）

ＣＮＣ系统刀具补偿研究（二）哈尔滨工业大学冯勇，倪二男，冉树成四、刀具半径补偿刀具半径补偿方法有很多。本文给出了刀具半径补偿的代数算法；化简了转接类型分类计算；在缩短型交点矢量计算中，采用联立方程计算，提出了简单实用的唯一解确定算法，从而使得本算法不...     

零件轮廓测量软件关键算法的研究

为了完成各类零件的形状检测，提高零件加工质量，在分析触针式二维轮廓测量仪基本工作原理的基础上，针对零件二维轮廓的测量要求，设计了一套功能完备的轮廓测量软件。在软件的编制过程中，引进了形态学滤波算法，有效地滤除噪声、振动等干扰信号，并保留了有用信息，同时补偿了由触针半径引入的测量误差；改进了直线度、圆度误差的计算方法，减少了计算机运算时间，提高了测量精度；提出一种新式的螺纹标注算法，可以一次性标注被测螺纹，减少了工作量,提高了稳定性。     

阶梯轴类零件激光在机测量误差补偿研究

轴类零件主要用来传递转矩和承受载荷,常通过数控车床加工而成其精度要求高,可用激光位移传感器对其轮廓信息进行采集,但由于机床存在位置及运动误差等,使得在机测量精度较低。因此为提高测量精度,提出面向阶梯轴类零件激光测量的实时误差补偿算法,并分别对补偿前后台阶测量点云进行模型重构,对比分析其测量误差。对比分析结果验证了补偿算法的有效性。台阶面测量表明,经几何关系修正后,其平面测量误差与三坐标测量结果差值为0.002 mm,证明测量拟合精度高。