基于气浮导轨的光栅尺动态检测系统设计与误差分析

光栅尺的动态精度受到安装误差、温度、振动等环境因素影响,目前光栅尺常采用的静态检测方法并不能满足光栅尺动态运行要求.另外,对于大行程、高精度光栅尺,传统检测系统中用到的滚珠丝杠机构的结构形变会引起较大的阿贝误差,无法满足检测精度要求.针对以上问题,提出了基于速度和加速度等动态变量的光栅尺动态精度检测方法,并以外差激光干涉仪为长度基准,以误差最小化为目标,设计并优化了基于精密气浮导轨的光栅尺动态误差检测系统,对检测系统的综合误差进行了分析.结果表明,所设计的动态精度检测系统可以满足大量程高精度光栅尺动态精度检测的要求.     

光电编码器误差检测转台的动态精度标定

由于光电编码器动态检测转台的分辨率、精度和转速都比较高,传统检测手段很难精确标定该类转台的动态精度,故本文开展了转台动态精度标定方法的研究。首先,分析动态转台工作原理,指出了影响转台动态精度的主要因素。然后,研究了动态误差的主要特性,提出了一种基于动态重复性的转台动态精度标定方法。最后,设计了FPGA+USB的数据采集电路,实现了对转台动态精度的标定。对自行研制的转台进行了动态精度标定。标定结果显示:提出的动态精度标定方法能够实现对转台的标定,验证了该转台能够实现对被检编码器的动态检测,解决了研制动态转台时缺少动态检测精度标定方法的难题。     

回转进给轴回转运动误差检测系统开发

对于数控机床回转进给轴动态回转精度目前还缺乏有效检测手段,笔者提出了回转进给轴动态回转精度的评价准则并给出了一种基于激光干涉仪的动态回转精度检测系统。该系统以直驱电机作为反转装置驱动元件,以圆光栅作为反转装置位置闭环反馈及角位置检测元件,以激光干涉仪的同步触发功能实现直驱电机转角和激光干涉仪误差数据的同步采集。对圆光栅的误差进行了标定并给出了基于分段三次样条的误差特性描述模型。该系统也适用于回转进给轴静态回转角度的误差检测。     

基于安装方式激励的捷联惯导在线标定算法研究及仿真分析

研究了惯性测量单元(IMU)机载安装方式对捷联惯导在线标定的影响.首先针对动力调谐捷联惯导系统的误差进行了建模和参数估计分析.以激励误差输出为目的,通过改变IMU在试验飞行器的安装位置,从理论算法角度分析了角度偏移和位置偏移两种安装方式对IMU输出的影响,提出基于安装方式激励的捷联惯导在线标定算法,并进行了标定后的补偿效果验证.仿真表明,该算法能有效标定出动态情况下的惯导误差参数,IMU安装方式对惯导的空中在线误差标定起到了很好的激励作用,在同等航迹要求下大大提高了标定精度.     

2UPR&2RPS型冗余驱动并联机器人的运动学标定

运动学标定能够有效提高并联机器人的运动精度.以一类2UPR&2RPS型冗余驱动并联机器人为研究对象,提出了该类装置的运动学标定方法.通过将误差闭环矢量方程分别投影到运动支链的驱动方向和约束方向建立了该机器人的几何误差模型,并分离出可补偿误差源和不可补偿误差源.基于误差映射矩阵建立了误差灵敏度指标,随后通过灵敏度分析找出了对末端误差影响较大的不可补偿误差源.利用正则化算法建立了基于激光跟踪仪末端位置测量的几何误差辨识模型.标定试验结果表明,所提出的运动学标定方法是有效的.     

三轴标定转台的指向误差建模与仿真分析

为提高盾构导向测量系统的标定精度,探讨了影响其标定设备三轴转台指向精度的因素。基于多体系统理论,结合该转台的结构和运动特点,描述了系统的拓扑结构,建立了三轴转台指向误差的数学模型。在此基础上,通过仿真,详细分析比较了各误差项对转台指向精度的影响,为三轴转台的精度设计、误差分配以及误差补偿奠定了基础。     

3-RPS并联机构运动学标定方法的研究

针对六轴混联机床中因3-RPS并联机构结构参数误差引起的精度问题,分析了影响3-RPS并联机构几何精度的误差因素,给出了并联机构的误差模型;基于影响并联机构定平台运动精度较大的几何误差参数;建立了运动学标定模型.采用阻尼最小二乘法,经多次优化迭代实现了利用一组测量数据完成非线性超越矛盾标定方程组的求解.利用激光干涉仪完成了标定用数据的测量,通过3-RPS并联机构运动学逆解和各铰链的几何标定参数,得到动平台的实际位姿.通过对标定前后的Z轴定位精度的检测及实际零件加工试验,验证了3-RPS并联机构运动学标定模型和方法的正确性和有效性.     

Mecanum轮全方位移动机器人的速度修正

Mecanum轮的制造精度较高,加工难度较大,而且加工装配的误差会引起辊子与轮毂轴线夹角α的误差.分析了α的偏差对机器人运动精度影响,提出一种α角的标定方法并应用到自主设计制造的Mecanum轮全方位移动机器人上.实验证明,标定前机器人沿横向平移和原地旋转的速度误差分别为17.4%和8.8%,标定后机器人相应的速度误差只有2.4%和3.1%.结合理论分析和实验结果,对α角进行标定能够减小制造误差对机器人速度的影响,提高运动控制精度.此外,该方法对于降低加工制造难度,扩大Mecanum技术的应用具有积极的作用.     

机器人视觉伺服控制中的自标定方法研究

利用误差矩阵方法对系统进行标定,虽然该标定不能完全消除系统坐标系间的误差,但与未标定坐标系间误差相比,精度有了很大的提高.在系统标定后,可以用基于位置的视觉跟踪方法对特征点进行跟踪,提高系统的速度.该方法的最大优点,是标定过程简单、精度高.实验结果表明,在光学系统畸变影响下,一次标定可以将误差控削在3个像素范围内.     

绝对式光栅尺产品的精度检测设备与精度修正方法

针对绝对式光栅尺产品的精度检测需求,对精度检测设备进行了设计。首先根据光栅尺产品的精度参数,确定检测手段和检测指标,介绍了检测过程存在的基本误差项。然后给出了检测设备详细的检测方案,并对该方案进行了误差分析。最终给出了绝对式光栅尺产品的精度检测与修正方法。检测与修正试验表明修正后光栅尺精度达到±1μm/m。     

数控机床精度评价和螺距误差补偿技术研究

建立了螺距误差补偿的数学模型，设计了利用光栅尺进行螺距误差补偿的装置。对补偿前后的螺距误差进行了精度评价，结果表明，经过螺距误差的补偿，数控机床位置误差降低，实现了机床精度的软升级。     

数控机床几何精度综合解析与试验研究

以对机床精度影响较大的几何误差为对象,通过理论与试验相结合,对其进行较深入的研究。基于多体系统理论,综合考虑各轴定位误差、直线度误差以及角度误差等几何误差元的耦合作用,提出一种机床综合误差建模方法,并在机床坐标系下建立三轴数控机床综合误差模型。通过利用激光干涉仪的大量试验得出定位误差、直线度误差以及角度误差曲线,分析证实定位误差相对于直线度误差和角度误差影响更为显著。以此为基础,进一步研究工作空间综合误差在各轴各误差元耦合作用下的分布和演变规律,发现综合误差在某轴向的分量与该轴的定位误差非常接近,给出定位误差是影响综合误差的决定性因素的结论。机床几何精度的分析对于机床精度补偿方法的选取与运用具有理论和实际意义。     

轴系晃动与动态靶标精度检测

旋转动态靶标是用来检测大型光电经纬仪跟踪精度和动态精度的设备。为了得到旋转动态靶标轴系晃动与精度的关系,利用旋转向量与坐标系变换理论分析轴系晃动对靶标高低角和方位角的具体影响,并对其误差进行分析。由于靶标的动态精度目前还没有设备能够检测,只能根据分析的结果,用自准直仪对静态的轴系晃动进行测量,然后标定静态的精度,验证了静态轴系晃动对靶标的影响与理论计算值一致性很好,然后通过测量靶标动态的轴系晃动来修正靶标的动态精度。     

机器人机构精度综合的正交试验法

采用正交试验法综合机器人机构精度,只需要较少的计算仿真工作量就可分析出机器人定位误差,甚至不需要制造出具体的机器人物理样机。该试验方法可以缩短误差综合的计算过程,简化机器人误差综合。基于此,总结国内外有关机器人和空间机构精度研究,建立典型3R机器人的误差传递模型,利用正交设计表均衡排布各参数的误差水平,对各组试验结果进行方差分析,绘制某一复杂曲面任务下机器人末端的误差分布图和影响末端误差因素的显著程度顺序图。结果表明,正交试验法能够快速计算出当前目标点下误差因素对末端误差的影响显著程度,指导机器人精度设计和运动学参数的标定。     

立式加工中心关键部件误差辨识分析

为提高立式加工中心的加工精度,建立机床综合误差模型,对关键部件误差进行辨识分析。以齐次坐标变换为基础,对立式加工中心VMC850B进行综合误差建模,分析机床空间位置误差的形成;基于全局敏感性分析判定法,结合综合误差模型,建立辨识机床关键部件误差辨识方法;最后,结合关键误差识别理论和实际测量的机床VMC850B的空间位置误差,对整机空间位置误差进行贡献度分析,量化VMC850B机床部件误差对于机床空间位置误差的影响。通过基于敏感性的立式加工中心关键部件误差识别分析,为立式加工中心设计制造生产相关的关键部件精度控制提供思路。     

数控机床轴向位置误差分析及测量装置设计

通过对数控机床的误差和误差源进行分析,以华中数控ZJK7532A-3钻铣床为研究对象,设计了一套数控机床轴向位置测量装置.该装置以光栅尺为测量传感器,光栅尺依靠附件固定在数控机床上,操作简易,并且能够分别测量数控机床x,y,z方向的轴向位置误差.     

轴类零件自动检测仪综合误差研究

通过对一种轴类零件自动检测仪传动系统的分析,对影响该检测仪检测精度的误差元素进行识别。对相应的运动副进行基座标系和局部坐标系标定。基于小误差补偿假设,用齐次坐标变换的方法建立了各相应运动副坐标系间分别在理想情况(无误差)下和实际情况(有误差)下的变换矩阵。根据多体系统运动学理论,分析了误差运动和补偿运动间的关系,并建立了该检测仪的综合误差补偿量计算模型,为该检测仪的误差实时补偿提供了理论基础。     

三坐标测量机动态误差研究分析

现代制造业的发展对三坐标测量机提出了更高的速度和精度要求.高速三坐标测量机已成为测量机发展的一个重要趋势,但测量机速度的提高使动态误差成为了影响测量机精度的主要因素.阐明了三坐标测量机动态误差的概念,分析了测量机的主要动态误差源,并对国内外各种减小动态误差影响的技术进行了较全面的分析.     

一种基于工具坐标系的机器人运动学参数标定方法

机器人末端执行器位姿误差在基础坐标系中表示时,误差模型中包含姿态误差与位置矢量的乘积项,影响了参数标定识别精度。以工具坐标系为参考系,给出一种基于指数积公式包含关节约束条件的机器人位姿误差标定模型,避免了姿态误差与位置矢量的乘积项对参数标定识别精度的影响。以UR5机器人为标定对象,采用LeciaAT960-MR激光跟踪仪为测量设备,进行参数标定试验。试验结果表明,经参数标定后UR5机器人位置误差模和姿态误差模的平均值分别减小了91.07%和89.16%。     

基于机器视觉检测的摄像机快速标定与误差分析

为了提高引线键合机中机器视觉检测子系统中的测量精度和效率,必须对摄像机镜头进行畸变矫正,提出一种基于畸变矫正的摄像机快速标定算法并对该算法的误差进行分析。该算法采用一阶径向畸变模型进行摄像机标定,算法中将复杂的非线性问题转化为线性问题进行参数求解,并且逆向求解了标定块上的空间特征点坐标,进而计算误差。试验验证,标定误差精度为4.26‰,减少了算法的时间复杂度,并且更准确的计算误差,同时本套算法还可用于其它有图像畸变的场合进行误差评定,因此具有较高的实用价值。