数字式测高仪的动态特性测试分析

数字式测高仪的测量速度、定位精度和测量力是表征其动态特性的3个主要方面.为此,论述了它们的具体测量方法,以某数字式测高仪为对象,采用微平面镜激光干涉仪、精密测力计等器具进行动态特性测试,给出了测试结果,分析了误差来源及其变化规律,其中,对测高仪定位误差的测试与分析是新的尝试.测试结论对改进测高仪的设计、提高测量精度具有实际价值.     

菲索型球面干涉仪测试精度分析

本文论述了菲索型球面干涉仪检验光学面面形误差与检测曲率半径的测试精度问题,并结合QGY型激光球面干涉仪做了理论分析与计算.     

外差激光干涉仪周期非线性误差形成机理与补偿方法

针对纳米级周期非线性误差制约外差激光干涉仪使其不能适应下一代超精密装备制造与重大科学工程提出的亚纳米乃至皮米测量精度需求的问题,分析了外差激光干涉仪中两类周期非线性误差的形成机理,并对周期非线性误差的补偿方法进行了研究.结果表明:第1类周期非线性误差是由于双频激光不能完全分离引起双频激光交叉混叠,进而导致的周期非线性误差,该误差幅度可从数纳米到数十纳米;第2类周期非线性误差是由于测量光束在光学界面产生了具有多阶多普勒频移特征的虚反射光束,进而引入的周期非线性误差,该误差幅度可从数皮米至数纳米.对于第1类周期非线性误差,现有误差补偿方法,如椭圆拟合法等,可将其抑制至0.1 nm量级,特别是空间分离式外差激光干涉仪则从原理上完全消除了这一类误差;而对于第2类误差,通过降低虚反射率和空间滤波可以将第2类误差降低至数十皮米到数百皮米,剩余误差尚不能完全满足皮米测量的精度需求, 亟待发明新的误差抑制或补偿技术.     

三轴数控机床几何误差参数辨识与补偿

采用九线法对三轴数控机床误差参数进行辨识,介绍了激光干涉仪的测量原理,利用Renisaw ML10激光干涉仪对机床几何误差进行测量,结合具体机床,准确建立了误差补偿的数学模型,利用补偿软件实现了误差补偿,显著地提高了数控机床的加工精度．     

四轴抛光平台综合误差建模及分析

针对两个直线电机驱动的以气浮平台和两个旋转台为主要运动单元的四轴抛光系统,利用多体系统理论,建立了同时考虑位置误差和方向误差的综合误差模型。运用激光干涉仪对气浮平台各单项几何误差和旋转台的定位误差进行测量。对测量结果分析发现,气浮平台定位误差没有明显的线性增加或减小的趋势,竖直直线度大于定位误差和水平直线度,与传统滚珠丝杠驱动的运动平台误差相比有很大的不同。通过将试验与理论相结合的定量研究,得到了在气浮平台单项几何误差及其相互之间的垂直度误差共同影响下的两轴联动工况下综合误差的位置和方向分量,发现气浮平台综合误差竖直方向的分量很显著,揭示了气浮平台产生几何误差的原因,为抛光平台的几何误差补偿提供了理论依据。     

齿轮激光跟踪在位测量的姿态调整模型

为了提高特大型齿轮激光跟踪在位测量系统的精度,降低测量过程中三维测量平台的运动自由度,设计了三维测量平台姿态调整系统。为实现三维测量平台的自动姿态调整,建立了2个姿态调整模型来实现姿态调整量的计算,构建姿态调整系统并分析姿态调整模型的调整精度。通过姿态调整系统的3个高度调整电机与1个角度调整电机,实现三维测量平台的姿态调整,最终实现三维测量平台坐标系与特大型齿轮工件坐标系的平行,在最佳姿态下测量特大型齿轮的误差项目。实验结果表明,姿态调整模型正确,系统可实现119"的调整精度,可应用于特大型齿轮激光跟踪在位测量系统。     

高精度高测速双纵模热稳频激光干涉仪研究

现代机械工业的发展使得数控机床和三坐标测量机等的运行速度已经达到1 000 mm/s,而目前商用外差干涉仪的测量速度不能满足这一要求。为此该文采用长度为206 mm、频差约728 MHz的普通全内腔He-Ne热稳频激光器为光源,外加带有高频振荡器形成的交流信号进行脉冲计数的信号处理电路,构成高精度高速双纵模热稳频激光干涉仪。通过实验对干涉仪的测量速度和精度进行了验证,其精度达到0.1 μm /800 mm。实验证明,该干涉仪可以对速度为1 000 mm/s的运动物体进行位移和速度测量。     

单频激光干涉仪采样系统设计

为了解决在纳米级,甚至亚纳米级高精度位移测量时,激光干涉仪测量数据读数精度不高的问题,本文将改进型的Edlen公式引进到激光干涉仪软件程序中,提高激光干涉仪的读数准度,并且扩大其工作范围。改进型Edlen公式的使用和对程序的改写,使激光干涉仪软件所显示的数据精度更高,更准确,有效地减小了环境因素对激光干涉仪读数的影响偏差。     

非球面面形检测的特征干涉图数字分析法

对干涉图的数字分析法进行了研究,首先,利用动态条纹扫描技术对干涉图进行数字分析,然后与理论计算结果相比较,从而获得面形误差数据,最后在改进型ＳＰＧ－Ⅱ型激光数字波面干涉仪上进行实测验证,表明其测量精度可达λ／２０（ＰＶ）,对非球面度较小的非球面面形,其检测可通过直接利用标准球面镜作为参考表面在干涉仪上获得“非球面特征干涉图”来实现。     

滚珠丝杠副运动精度在线测量系统设计与分析

滚珠丝杠副运动精度是试验台检测的主要指标,而现在的检测手段多为离线检测,操作复杂且定位难度较高。通过设计开发一种滚珠丝杠副运动精度在线测量系统,可以实现其在线检测,对于提高检测效率和检测精度具有重要意义。文章围绕在线测量系统的硬件、原理、通讯、测量界面与结构,设计了一种滚珠丝杠副运动精度在线测量系统,并与3 m激光行程误差测量仪对同一根丝杠进行精度检测试验,对其测量值进行对比分析。结果表明:设计的在线测量系统与3 m激光行程误差测量仪相比较,前者对环境要求不高、偶然性误差小,测量曲线相对平滑,而后者测量曲线波动比较密集;两者测量曲线特征值差值小于1μm,在容许误差范围内。     

高速精密定位平台的偏摆误差实时补偿

针对二维直线运动平台末端出现偏摆误差、降低平台直线运动精度的现象,研制了一种新型的基于偏摆误差实时补偿的高速精密定位平台.基于电容式微位移传感检测技术,建立了新型精密定位平台的偏摆误差检测模型.采用赫兹接触理论,建立了滚珠导轨副的刚度模型,进而建立了基于滚珠丝杠驱动、直线滚珠导轨副支撑的宏动工作台的偏摆振动模型.实验结果验证了宏动工作台偏摆振动模型的有效性;采用微动工作台进行宏动工作台直线运动偏摆误差的实时补偿,新型精密定位平台的性能得到较大改善.     

等精度数字转速表的VHDL设计

采用VHDL设计了基于等精度测量原理测量物体转速的数字电路,在闸门时间内的总误差时间只有1/fCLK,且在整个量程中具有相同的测量精度,克服了传统转速表在标称测量范围内,对应不同的转速具有不同的测量误差这一弊病.闸门信号采用32位可预置定时器,使电路在应用设计中更为便捷.采用了特殊的去噪电路,使FIN信号在等于1期间,脉宽<10/fCLK的噪声信号不会对测量产生影响;给出了去噪电路、控制电路和等精度测量电路的VHDL代码.在fCLK=10MHz时,可测转速范围的理论值为0.14～16777215r/min.     

基于LF RFID的进出检测算法（英文）

LF RFID技术的性能易受到复杂环境因素的影响,特别是在金属环境中,会导致检测精度低、稳定性差。为此,提出了一种基于改进的最大似然的准确定位算法的进出检测方法。该定位算法包括训练阶段和定位阶段。在训练阶段,建立了修正指纹数据库,用于修正由于环境因素造成的测距误差;在定位阶段,利用修正后的测距误差,通过最大似然算法来定位目标所携带的标签位置,以检测目标的进出状态。实验结果表明,该算法的检测精度可以达到3 cm,在设定的两种行走策略下,目标的进出检测精度可以达到99%以上,满足实际应用需要。     

基于FPGA和MicroBlaze的高精度频率测量方法

为提高频率测量精度,对传统的等精度频率测量方法进行改进,修正了基准信号的计数误差,提高测量精度;通过对被测信号进行预分频,保证测量范围。采用SOPC技术在FPGA上构建MicroBlaze软核的嵌入式系统实现方案,通过分频40MHz系统时钟得到各种测试信号,给出了0.001~40MHz的实验结果。结果表明,该系统工作稳定可靠,测量精度高,相对误差不大于0.000 01%。     

Novel short time interval measurement technology with high precision

To get a higher precision when measuring the short time interval which is less than the counting clock's cycle and has a non-periodic characteristic, a novel short time interval measurement technology with high precision is expounded, in which the short time interval will be measured by converting the time interval into the corresponding phase differences between the periodic signals by particular circuits, and the measurement will be proceeded based on phase comparison measurement technology. The paper gives the conversion circuits based on ring oscillators and phase-locked-loop technology, as well as the designing method of the phase comparison device with fine linearity and resolution. The time interval between 0 to 90ns can be measured by the current experimental system with an error of no more than 15ps. Experimental results also show that the random error caused by the noise floor of the system is as low as 20ps.     

虚拟齿轮测量中心的几何运动误差建模及其对测量效应的分析

为了研究误差对测量结果的影响,在虚拟齿轮测量中心建立误差模块,根据测量渐开线样板的结果进行评定.研究结果表明:将振幅为4μm、圆频率为0.9rad/mm的运动误差值叠加到虚拟齿轮测量中心运动模块中,渐开线样板齿形误差和形状偏差的增量小于1μm,斜率偏差不变,不影响测量精度;将同样大小的几何误差叠加到虚拟齿轮测量中心会直接影响测量结果,且测量结果与给定的正弦函数规律一致.     

无线传感器网络的定位改进算法

DV-Hop定位算法利用最近一个信标节点估计的平均跳距来计算未知节点坐标,降低了定位精度.提出了改进算法,对每个信标节点的平均跳距误差进行mandist和dist跳距修正加权,然后用加权处理后的平均跳距误差修正全网平均每跳距离,使其更逼近实际距离,最后得到未知节点的坐标.通过仿真,证明该改进算法可以有效地降低节点分布不均引起的测距误差,提高算法的定位精度.     

组合测量在莫尔条纹中心亚像素定位的应用

利用Talbot-Moiré技术测量长焦距时,条纹中心的定位精度直接影响条纹宽度或斜率的计算精度.提出采用Canny算子和形态学方法对条纹中心进行像素级粗定位,用高斯曲线对条纹灰度进行拟合对其进行亚像素定位,并用组合测量的方法和最小二乘法来处理数据,减小了随机误差对条纹中心定位精度的影响.经过对光强符合正弦分布的标准条纹的定位,验证了采用本文的定位方法可以减小条纹中心定位误差,从而提高条纹周期的计算精度.并实际测量了光栅的栅距,实验结果再次证明采用组合测量的数据处理的方法可以提高亚像素定位精度.     

外差干涉高帧速采样微位移的测量及误差分析

为提高微位移测量精度,在外差干涉测量原理基础上分析了非线性误差、激光稳频性及位相细分度等误差源.利用PhantomV12.1超高速数字摄像机对外差干涉采样,从采样图像灰度分布相关系数的周期性变化测量位移及其精度.结果表明：采样帧速与外差干涉位移分辨率成正比,高帧速采样能够降低变速运动及采样误差对测量精度的影响.在匀速微动条件下帧速低于1000FPS时精度提升显著,误差随被测物运动速度增加而变大.