利用MATLAB软件处理STM和AFM的图像

介绍了扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)的工作原理。因为电脑显示器上的图像往往会受到外界一些因素的影响,所以采用MATLAB软件对图像进行处理,收到了明显的效果。最后,总结了图像质量改善的意义。     

基于BP网络的智能控制器在AFM中的应用研究

原子力显微镜(AFM)作为纳米领域重要的研究工具之一,始终起着举足轻重的作用。目前商用的AFM控制系统一般采用PID控制算法实现对压电陶瓷驱动器的精密控制。但是压电陶瓷具有复杂的非线性特性,传统的PID控制器难以实现精密控制,不仅影响AFM的扫描速度,也影响其测试精度。基于目前AFM控制系统的分析研究,将常规的PID算法通过引入BP网络进行优化,应用于原子力显微镜控制系统中可以使AFM获得自学习的能力,从而增强其系统的实时性以及精确性。用Simulink结合系统函数(S-function)实现了AFM在接触以及轻敲两种工作模式下的过程仿真,为其研究提供方便快捷的第一手资料,并基于此构建了AFM系统的仿真平台,并在该平台上对改进后的PID算法进行了验证,最后通过自制单探针系统进行扫描实验。     

基于AFM的玉米醇溶蛋白的纳米结构研究

借助原子力显微镜,研究了玉米醇溶蛋白在纳米层次的结构.研究发现:在乙醇溶液里,醇溶蛋白以球状颗粒结构存在,在云母表面醇溶蛋白形成了比较均匀的网状结构,显示出良好的成膜特性.对玉米醇溶蛋白成膜特性的形成机制进行了探讨.     

基于Kriging模型的工业机器人定位精度补偿方法

定位精度是影响工业机器人性能的重要指标之一。为提高工业机器人的绝对定位精度,本文提出一种基于Kriging模型的定位精度补偿方法。根据工业机器人末端的名义位置和实际位置,计算不同点处的定位误差,并建立名义位置与定位误差之间的Kriging模型。然后,采用建立的Kriging模型,预测工业机器人在不同位置的定位误差,从而对工业机器人进行定位精度补偿。最后,利用KUKA KR150-2型机器人,结合该机器人位姿误差模型对提出的定位精度补偿方法进行验证。结果表明,补偿后工业机器人的绝对定位精度得到有效改善,其最大定位误差从1.989 4 mm降为0.008 4 mm,证明了本方法的可行性和有效性。     

压电陶瓷补偿机构在机床上的应用

压电陶瓷以其所具有电致伸缩性能作为补偿元件在精密加工中已有应用。本文在讨论误差补偿控制系统中的“非在线测量”的基础上，提出以非在线测量为前提，通过安装一套压电陶瓷补偿机构在机床的有关部件上，来提高机床加工精度的方法。     

基于压电陶瓷迟滞非线性的建模方法

压电陶瓷因其具有的响应速度快,精度高等优点被广泛应用于微操作、微纳米定位等系统中,但是由于它具有迟滞特性对其应用的影响,针对压电陶瓷的迟滞特性提出了一种简单的数学建模方法,该模型建模简单,运算量比PI迟滞算子大大减小,拟合方法曲线较平滑,克服了PI迟滞算子拟合出现的毛刺问题,且拟合精度较高,拟合误差在1%左右,采用椭圆极坐标方式对迟滞特性进行建模.并通过实验验证了该建模方法的可行性和精确性.     

PMAC下直线电机定位精度分析与误差补偿技术

目的为了消除直线电机在闭环控制下由外界因素造成的定位误差,提高零件的轮廓加工精度和表面粗糙度,推广直线电机作为微进给机构在非圆截面零件加工中的应用.方法可利用PMAC（可编程运动控制器）对直线电机进行位置环和速度环的双闭环控制,使其精确定位;分析并测定直线电机在闭环控制下的定位误差,建立误差补偿表,利用PMAC的误差补偿功能对直线电机的定位误差进行实时的软件补偿.结果因非控制因素引起的定位误差得到有效的补偿,提高了直线电机的定位精度,使得非圆截面零件的加工精度提升一个等级.结论分析闭环控制下直线电机定位误差产生的因素,测定其大小并开发基于PMAC下相应的软件误差补偿功能,有效的补偿了直线电机的定位误差.     

不同衬底上低温生长GaN形貌的AFM观察

　Aim　To study the relationship between the substrate temperature and the morphology and properties of GaN. Methods Applying the hydride chemical vapor deposition method, GaN films were deposited on different kinds of substrates, including sapphire, Si(111),Si(100),GaAs and GaP(111) both on the P face and the Ga face. The growth was performed at low temperatures of below 700℃. XRD, Hall measurement, cathodoluminescence (CL) and atomic force microscopy (AFM) were used to characterise the film properties. Results It was found that the temperature and the nature of substrate materials influence the layer morphology. Conclusion The analysis shows that no apparent relationship exists between the optical properties and layer morphology.     

高定位精度转台检测系统调整误差补偿

某用于实验室激光通信实验的转台要求具有±1.5″的定位精度,为了对该高定位精度转台实施检测,搭建了由24面棱体、定心装置、0.2″二维光电自准直仪和支架组成的高精度测角系统,对该测角系统进行了准直误差理论分析。结果表明:多面棱体偏心对定位精度的测量结果影响很小,一般可以忽略,但自准直仪的调整误差对高定位精度的测量影响很大。为了消除该系统误差,在理论分析的基础上,提出了一种基于角度标定的调整误差补偿的方法并进行了实验验证。通过精细调整减小调整误差方法测得转台定位精度σ为0.936″,而采用新补偿调整误差方法测得定位精度σ″为0.922″,σ″相对σ的相对误差为-1.496%,且满足转台定位精度要求。实验结果证明了本文方法的快速性和可靠性。     

光电编码器误差补偿及精度校验

编码器由于码盘刻划精度、轴系跳（晃）动、安装工艺、环境干扰等原因,必然存在误差。为了提高编码器的精度,减小测量误差,本文首先针对编码器误差源进行了分析,并提出了基于BP神经网络的误差补偿方法,在实际应用中经过补偿后误差由20″提高到了2″以内,然后对其进行了精度校验,此校验方法主要利用激光干涉仪对编码器相对转角量进行检测。最后利用LabVIEW虚拟仪器对此校验系统进行了设计,并对实验所得数据进行了数据处理和分析。     

Research on Positioning Error Compensation for Micro Milling Machine Tool

Micro milling has many advantages in fabricating three-dimensional （3D） structure in micrometer scale. The micro milling machine tool with high positioning accuracy is of great importance for getting micro structure with high profile precision and good surface quality. Meanwhile, the method of position error compensation is a good way to improve the accuracy of the micro milling machine tools. In this paper, a software method is adopted to compensate the positioning error and improve the positioning accuracy. According to error cancellation theory, the compensation values are generated and compensation tables are built to adjust the positioning error in the NC system based on Industrial Motion and Automation Control （IMAC）. The positioning accuracy of linear motor is ±0. 3 μm without backlash after compensation. In order to verify the effectiveness of compensation on the machining performance, concave spherical surfaces are processed on the micro milling machine tool. The experimental results show that the profile radius error of the spherical surface machined with compensation decreases more than 60%.     

机器人位姿误差校正方法

在建立机器人误差模型的基础上，利用机器人齐次座标变换中的重要特点，提出了一种简便实用的位姿误差校正方法，该方法与机器人精度测试相结合可提高机器人位姿精度，并以PUMA560机器人为例说明了该方法。     

FMS测量系统微机误差补偿研究

本文详细介绍和讨论了微机误差补偿方法,并设计了FMS感应同步器测量系统微机误差补偿系统,从而提高FMS测量系统精度。     

基于PI建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略

海上起重船受风、浪、涌影响会产生严重的船舶姿态变化，造成起重机和货物的位姿变化，对货物和人员存在安全隐患，波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业的安全性、稳定性和精准性影响，对浮式起重船海上设备精准装载作业极其重要。针对补偿平台的迟滞非线性导致的建模困难和控制不精确问题，本文提出基于PI建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略。首先，通过实验得到补偿系统的迟滞效应曲线，分析系统迟滞环建立PI迟滞模型，并采用递推最小二乘法辨识模型的各个参数，从而求得系统模型。然后，基于Lyapunov稳定性设计反步控制补偿方法，并结合滑模控制规律加快初始控制速度。最后，将反步滑模法应用于补偿系统，采用MATLAB仿真在规则波和不规则波下的响应来验证算法和模型的正确性，进而在工控机中用C#编写控制程序，驱动运动控制卡控制伺服电机带动电缸进行补偿运动，同时通过传感器采集系统运动的实时数据，并反馈给工控机形成闭环，以期验证补偿平台在补偿规则波和不规则波下的补偿效果。实验结果表明，所建立的Stewart平台PI迟滞模型具有良好的精度，反步终端滑模控制算法在Stewart平台的实际控制中能够很好的补偿波浪运动，相比PID、反步法、强化学习等控制方法，所提出的方法的精度能够满足要求。     

基于模型参考的薄膜热电偶传感器动态误差补偿算法

针对用于瞬态高温测量薄膜热电偶的动态特性研究问题,提出通过建立传感器的动态逆模型补偿器,来展宽其工作频带,以此来减小动态误差的方法.该方法无需事先已知薄膜热电偶的动态特性,可根据传感器以及参考模型对输入激励响应的实测数据,通过微粒群(PSO)算法的优化学习得到动态逆模型补偿器的参数.薄膜热电偶的输出经过补偿器后,能够克服由动态特性引起的测量误差.最后,通过实验验证了该方法的有效性.     

开放式数控切割机神经网络误差补偿研究

分析了影响数控火焰切割机加工精度的主要因素,利用开放式数控系统的软件开放性,提出了采用IGCAQBP学习算法的神经网络方法来对包括金属热变形、机械传动误差等非线性因素在内的多种因素造成的加工误差进行误差补偿,设计了嵌入开放式数控系统中的神经网络误差补偿器,给出了实用的补偿器使用方法,并对误差补偿功能进行了扩展,仿真结果和实际应用表明该方法稳定有效。     

机械手精度的稳健性分析与误差补偿

为了提高机械手的设计精度,引进了模糊稳健分析方法,推导出了基于模糊稳健设计的机械手手部位姿误差综合精度设计方法,提出了机械手位姿误差补偿公式。最后以示例说明所述方法的应用。     

数控钢管切割机切割误差补偿的研究

在对管切割中影响尺寸精度和相贯线形状的误差源进行分析的基础上,提出了一种示教再现的误差补偿切割方案,并建立了相应的误差分离模型。     

大型射电望远镜日照热误差及其补偿的仿真研究

射电望远镜广泛应用于射电天文、测控导航等领域，随着其工作频率的升高、口径的增大，日照引起的结构热变形对其性能的影响愈发严重；本文针对待建的新疆110 m口径射电望远镜，建立了其日照热力耦合模型，分析了天线在不同时刻、风速及姿态下的温度、变形情况，总结了结构日照温度场、变形场的时空分布特征，最后采用最佳吻合抛物面方法对反射面精度进行了评价，并通过副反射面位置补偿量的变化趋势揭示了天线热变形的共性规律及机理。结果表明：对于日照引起的天线热变形误差，风速越大，结构温度分布越均匀，其越接近等温膨胀变形，反射面形状精度越高；温差引起的结构不均匀变形是反射面精度下降的主要原因，温差越大结构的不均匀变形越大，反射面的形状精度越低；同一姿态不同风速下反射面热误差空间分布具有相似性，该分布与太阳直射点位置直接相关，且会跟随直射点位置发生变化，但由于日照强度、风速等因素的不同，其变形幅度不同。各种姿态下反射面精度变化规律相似，与风速的相关性均为反射面精度随风速上升而提高；采用副反射面位置补偿技术可明显缓解日照热误差影响。本文的分析方法与结论对大口径全可动射电望远镜的设计建造及其热误差控制具有一定参考价值。