三维量表传动帽型面的设计计算

三维量表（３Ｄ表）主要用于在精密机床（尤其是数控机床）上对工件进行精密定位和测量。三维量表可指示出其球形测头偏离测量轴线的位移量，其工作原理如下：球形测头装在测杆一端，测杆另一端是一个相同大小的传动球，当测杆绕其中点转动时，传动球迫使一个传动帽顺着与...     

一种新型三坐标测量机构模型的研究

提出一种非正交三坐标测量机构方案，即三根伸缩测量杆大约垂向、横向、纵向布置，主测杆的上端用十字铰吊挂于机架，测头安装在其下端；两根辅测杆两端分别用球铰与机架及主测杆芯下端连接。建立了该测量机的模型，给出了由测量杆长度求测点坐标的解析式、测量空间及其数字算例，简要分析了测量机的误差，结果表明，机构对多种制造误差不敏感。给出了采用关节式测头架的测量机的数学模型。     

非球面接触测量中触发式测头预行程误差补偿研究

利用触发式测头对非球面零件进行接触测量时,由于其固有的预行程误差往往严重影响测量精度,为了降低该误差引起的精度损失,文中从测头自身结构出发,对预行程误差进行数学建模分析并研究其补偿方法。首先,对由于触发力产生的测杆变形位移和测球变形位移进行分析,并建立预行程数学模型;其次,根据测头触发力与被测件接触角度的不同,建立测头触发力模型;最终根据预行程数学模型,研究预行程误差的补偿问题。经实验证明,通过对测头结构特点分析出的测头预行程误差补偿方法,可以提高非球面零件的测量精度。     

汽车球笼类传动零件测量仪器的研制

针对人工测量球笼效率低、难度大、精度不足等缺点,研制了一台中心高及偏心测量仪。该仪器采用立式结构,主要由机械系统、测控系统和计算机系统三部分组成。介绍了仪器的测量原理和工作原理,运用长光栅测量方法设计了测量导轨组件、测杆组件和光栅传感器组件等关键机械结构。通过采用步进电机驱动测头沿被测球面母线运动的方式,实时采集X、Z两路光栅信号,再经测量软件分析处理,实现了球笼中外套、内套、保持架等零件中心高和偏心的自动测量,可判断零件是否合格。结果表明:该仪器性能稳定、测量精度高、重复性好,测量结果评价准确,可用于汽车球笼快速精密测量,也适用于其它球面类零件测量。     

齿轮测量中心测头球心位置的标定

齿轮测量中心测头球心位置的标定是实现精确测量的前提条件。根据CNC齿轮测量中心的测量原理,将采集到的标准球球面上的点运用最小二乘法拟合出标准球球心的坐标,然后通过空间矢量运算确定测量坐标系原点的位置。通过坐标转换法,将测球球心在机器坐标系中的位置转换到测量坐标系,实现了对测头球心位置的标定。     

球内反射式光纤测头

测头系统作为精密量仪的关键部件,其精度高低直接影响量仪的测试性能,因此一直受到精密测量领域的关注.目前,广泛使用的三叉式触发测头,在结构上存在各向异性、测杆变形等带来的误差问题,制约了精度的提高.为此,提出一种新型的球内反射式光纤测头,充分利用了接触式测量和非接触式测量的优点,采用特殊的光纤球内反射结构,并运用计算机图像技术进行信息处理.通过原理的探索、实验样机的研制以及试验验证,该球内反射式光纤测头原理完全可行,在一维微位移平台上实验得到测头的测量位移量阈值小于0.1 μm,单向重复性精度达到0.0449.μm.     

线结构光测头外参数的精确标定方法

为了利用线结构光测头实现三维扫描测量,首先建立了将线结构光测头的二维测量数据转换为三维数据的变换矩阵;通过测量标准球确定球面上两圆弧之间的距离与测量机扫描轴的移动距离之间存在线性关系,使得线结构光测头能测量空间一固定点(标准球球心),从而确定了求解变换矩阵的“共轭对”;最后提出搜索寻优法,将3个旋转角度值在设定范围内以微小步长递增,利用每组具体角度将测量标准球的二维数据转换为三维数据并拟合球,以离散点到拟合球面的距离之和最小为寻优条件,与之相对应的三个旋转角为寻优目标。该方法标定过程简单,便于实际应用,试验结果表明,变换矩阵的求解具有很高的精度。     

基于视觉引导的3D纳米测头

针对现有微纳米CMM机(Micro-Nano Coordinate Measuring Machine,微纳米CMM)测量逼近效率低的问题,设计了一种基于视觉引导的3D纳米测头。该测头以石英音叉结合一体式光纤微测杆测球作为微力触发定位传感器,以3个空间布置的微型USB高倍摄像机对工作台做视觉引导。将测球置于3个摄像机焦平面后约100μm处,通过高斯滤波、清晰度评价、极点搜索,对图像进行实时处理,判断试样是否接近测球,实现三维工作台的高低速引导控制。实验结果表明:该测头可以实现大行程、高精度微纳米CMM的自动高速逼近、低速触发定位测量,通用性好、集成度高,测量效率高。     

基于遗传算法的触针扫描传感器测杆机构动态特性的优化

杠杆触针扫描位移传感器是触针轮廓仪的关键装置,其测杆机构动态特性是保证触针轮廓仪测量精度和测量速度的基础。本文提出一种传感器测杆机构优化设计的方法:建立测杆机构动力学模型,基于有限元分析方法和触针式轮廓仪校准规范建立传感器测杆机构动态特性优化目标函数;基于神经网络算法建立测杆机构结构参数与目标函数的映射关系,利用遗传算法对目标函数进行求解,获取结构参数设计最优解;对优化后的测杆机构进行仿真,通过优化设计前后对比试验验证该优化方法的有效性。该方法对改善传感器动态响应特性、抑制测杆机构针尖飞行现象、提高轮廓仪传感器测量精度和测量效率具有重大意义。     

圆锥滚子轴承内圈大挡边宽度检测装置的改进

针对圆锥滚子轴承内圈大挡边宽度及宽度变动量在G905A高度仪上存在测量误差及测量稳定性较差的问题,对夹球装置进行改进,消除了径向力和力矩对测杆的影响。实际应用表明:改进后装置提高了测量准确性和稳定性。     

孔径尺寸的晃动间隙测量法

对于孔径、槽宽尺寸的测量,可用晃动间隙测量法测量孔径D(见图6),测杆测头直径d和测杆长度B是已知的,且测头直径d比被测孔径最小极限尺寸Dmin略小(小0.005～0.01mm).这样,测杆在测量孔径时可以晃动,测杆测头与被测孔径的实际间隙δ经测量棒晃动,用百分表在测杆m点测得的值为Δ.按图6相似三角形所示,显然有:     

接触测量中的微探球力变形研究

随着微纳米测量系统中测头微探球尺寸的不断减小和测量不确定度要求的不断提高,测力所引起的力变形误差对测量系统不确定度有着不可忽略的影响。根据Hertz理论,构建了微探球与工件接触时的接触模型、微探球与试样力变形模型,给出了最大允许测力估计方法和力变形计算方法。以现有的3种微纳米三坐标测量机微探球为参考,分别估计了允许最大测力及引起的力变形。结果表明,对于纳米量级测量不确定要求,接触式测量中微探球的受力变形误差是不可忽略的。     

游标卡尺加长杆

<正> 当被测孔距或零件长度恰好超出现有游标卡尺或带表卡尺的量程范围时,根据需要可自制简易的加长杆,与普通游标卡尺配合使用,以扩大量程范围。使用方法见附图。加长杆的长度可根据不同的测量需要来确定,图例中加长杆为150mm。     

三坐标测量时的余弦误差分析

三坐标测量机在实际测量时,三坐标测球与零件表面接触,得到测球中心位置,三坐标将沿测量方向补偿测球半径r后得到零件表面测量点位置.当测量方向与矢量方向有一定夹角时,被补偿点并非真正的接触点,而是测头沿着测针接触工件方向上测球的最低点,这样就造成了补偿误差.介绍了矢量的定义,分析了测球半径及余弦夹角对测量误差的影响.结果表...     

球铁炉前热分析-共晶膨胀双曲线精密测量方法

为了实现球铁球化效果与铁液特性炉前快速评价,设计一种新型热分析-共晶膨胀双参数联合测量装置。该装置主要由圆柱形干型砂样杯、热电偶、膨胀杆、单侧线位移传感器等部分构成。将待测铁液浇入砂型样杯,通过热电偶和位移传感器可同时记录试样凝固的冷却曲线和径向膨胀/收缩线位移双曲线。分析新型装置的工作原理以及为提高检测精度而采取的膨胀杆自伸缩补偿方法。铸造车间实测结果表明,样杯内试样凝固过程的温度变化和径向线性尺寸变化均可通过新型装置实时精密记录。新型热分析-共晶膨胀双参数联合测量装置,不仅可以用于球铁球化孕育效果的球化率评价,而且可以用于铁液石墨球析出的动力学研究。     

浅直口测具

在航空科研生产中,经常碰到一些浅直口尺寸,精度要求高的零件,用常规量具无法测量,我们制作了如图示测具,效果较好。这种测具主要由测头、基准板、测杆、测杆座四个部件组成,它是利用杠杆原理来进行测量的,测头1和测杆座8可以在基准板上来回滑动,调整所需要的测量尺寸,靠螺钉11固定在基准板2上。测量方法:先将测头固定在基准板2的一定位置上,再在基准板2上滑动测杆座8,用卡尺量得所需测的大致尺寸,再固定测杆座8,利用千分尺     

花键位置误差测量装置

<正> 用来确定轴的花键相互位置的装置(图1)由两个半环1组成,它们由两根拉杆2利用4个螺钉5刚性地联成一体。每一半环的左面固定有支承轴头3,右面装有活动测头4。测头4装在摆杆6的一端,摆杆的另一端用平面7与指示器9的测头相互作用。指示器用螺钉8固定在半环上。为了使测量装置能稳定地安放在被测花键11的工作表面,在右拉杆上安装带第三个支承触头的杆12,而在左拉杆上安装平衡块13,它的重量等于半环右面的两个指示器的重量。在测量前,装置用三个支承触头安装在样     

测量端面沟槽直径的千分尺

<正> 美国马歇尔宇宙飞行中心下属的罗克韦尔(Rockwell)公司研制出一种用来测量大尺寸零件端面环形槽直径的千分尺。它有一个弯曲的尺框(与一般千分尺框相同,但较大),因而在测量中,它可以绕过工件中心的障碍物。尺框一端有一个刀状测头和测杆,它能伸入被测凹槽内,用这种测杆测量工件时,它不     

关节臂式坐标测量机测量力误差分析及补偿

针对接触测量力对关节臂式坐标测量机(AACMM)测量精度的影响展开研究。对测量力引起的长度测量误差进行理论和实验分析,得到测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形是影响关节臂式坐标测量机测头精度的主要因素。建立了关节臂式坐标测量机测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形的数学模型,并对测量结果进行了测量力误差补偿。实验结果研究表明,测量力引起的误差对接触式关节臂式坐标测量机测量精度影响很大。通过本研究成果,可在很大程度上补偿测量力引起的误差:平均长度测量误差降低82%左右,最大误差降低约47μm,有效地提高了关节臂式坐标测量机的测量精度。     

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。