基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法

提出了一种基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法,利用坐标系投影和图像处理技术进行误差补偿。设定传感器坐标系OM-XMYMZM和设备坐标系O-XYZ,分析坐标轴夹角φ、δ、γ对工件尺寸坐标值X、Y、Z的误差,建立了基于φ、δ、γ在XOY、YOZ、XOZ平面上的投影角α、β、θ的误差补偿模型。利用图像处理技术测得α、β、θ,计算经过误差补偿的工件尺寸坐标值X′、Y′、Z′。对尺寸100mm×100mm×10mm的长方体工件进行测量实验,分别测量了长度、宽度、圆心距、圆直径、圆线距、台阶高度。测量结果表明:经误差补偿后的工件尺寸测量误差在40μm以内,优于未补偿前的520μm;均方根误差低于40μm,优于未补偿前的580μm。其中,圆心距误差补偿效果最显著,测量误差减小了560μm;圆直径误差补偿效果最不明显,测量误差减小了10μm。     

主轴回转误差分析仪校准方法北大核心CSCD

针对超精密机床主轴回转误差分析仪校准难的问题,分析了主轴回转误差分析仪的系统组成及测量原理,提出了一种基于示值误差、线性度、重复性等主要计量特性的校准方法;搭建了一种专用的校准装置,该装置采用纳米微动台进行位移驱动,采用高精度激光干涉仪作为计量标准,测量线符合阿贝原则,能够在普通实验环境条件下实现:位移范围±1mm内最佳测量能力优于10 nm,10 min内示值稳定性优于2 nm;进行了主轴回转误差分析仪校准试验,给出了不确定度评定方法。该校准方法及装置能够满足主轴回转误差分析仪以及各种纳米级位移传感器及仪器的溯源需要。     

高精度直径和形状综合测量技术的研究

直径和形状参量是表征回转体工件不同特性的两个参量,在常规的高精度测量中直径和形状是分别测量再合成表征的,其合成测量不确定度会增大,测量时间比较长.为了满足回转体类工件超精密制造精度不断提高的要求,需要研究不确定度为0.1μm的直径和形状综合测量技术和方法.根据直径和形状的测量原理、实现和评价方法间的差异,提出了制约超精密直径和形状综合测量准确度的几个关键技术难点并分析了其相互制约的原因,在解决了这些关键技术难点后,研制了高精度直径和形状综合测量装置,该装置可一次装夹调整工件后,直接测量直径和形状参量.     

高精密角度分度测量控制系统的研究

研制并开发了用于角度标定的高精密角度分度装置及其测量控制系统,装置采用永磁直流力矩电机驱动精密轴系主轴的运转来带动分度盘的转动,以圆光栅测量系统检测主轴的转动角度,为了实现角度的零误差分度定位控制,转动角度的分度控制采用了闭环自动控制系统。研究分析了圆光栅测量信号处理中信号细分形成的系统非线性误差对装置分度精度的影响,建立了误差修正模型,通过误差补偿,系统在±5°的角度测量范围内分度控制精度达到±0.2″。     

高精度锥体圆度测量方法的探讨

一、问题的提出测量回转体的圆度误差通常采用轴心基准法、V 形块法和三表法。目前测量圆锥体的圆度误差一般采用第一种方法,即用圆度仪测量。在测量高精度工件的过程中,工作台与主轴回转中心线及被测圆锥体的几何中心线与其端面垂直度误差对测量结果会有一定的影响。垂直度误差究竟能够引起多大的圆度测量误差?仪器主轴的回转中心线与圆锥体几何中心线的夹角γ在多大的情况下能满足测量准确度的要求?     

高精度圆度仪误差分离装置研制及测量不确定度分析

介绍了一种由程控型多齿分度台和高精度圆度仪组合而成的全自动误差分离装置,该装置能够使圆度仪主轴回转误差从被测工件测量结果中可靠分离,从而极大地提高了圆度测量不确定度,本文对该装置测量不确定度进行了分析。     

圆度误差分离技术中若干问题的探讨

由Talyrond 3型圆度仪、精密分度转台和IBM-PC微机组成了计算机辅助纳米级圆度测量系统,它采用多步法误差分离技术,将圆度仪的测量精度由原来的0.025μm提高到0.002μm。讨论了多步法的原理、方法误差能及分度转台设计中的几个问题。     

反向法误差分离技术的测量精确度

本文对反向法的测量精确度进行了详细的理论分析和实验验证,从而得出:精密工件圆度误差和主轴系统误差主要由偶次谐波构成,而反向法误差分离技术并不能完整地把这种误差分离出来。因此,反向法与多步法相比,测量精确度略低。     

车床尾座同轴度误差快速高精度测量方法研究

针对现场环境下的车床尾座孔与主轴之间的同轴度误差检测与调整问题,提出了一种基于激光准直和光电检测的同轴度误差快速高精度测量方法,并设计了以位置敏感探测器(PSD)和准直光束为核心的测量系统。通过分别驱动激光准直模块和光电测头旋转,PSD采集准直光束的轨迹信息,使用基于RANSAC的椭圆拟合改进算法,拟合轨迹中心点坐标。驱动尾座套筒沿轴向移动,测得多个截面的中心点,从而拟合轴线。最后,依据同轴度误差评定的最小包容区域准则,计算同轴度误差。在同一位置进行同轴度测量实验,测量系统的不确定度优于0.0032 mm,重复测量误差小于0.01 mm,满足车床尾座调整的同轴度测量要求。     

84型三表法圆度测量分析仪鉴定会在成都市召开

精密轴颈的圆度精密轴系的回转精度是精密机械的基础之一,精密轴颈圆度的检测水平标志着一个国家在形状误差的精密计量方面所能达到的水平。为满足我所科研和社会对精密圆度检测的需要,我所研制了84型三表法圆度测量分析仪。 84年10月22日至24日在成都市召开了84型三表法圆度测量分析仪的鉴定会,国家计量局成都计量测试研究院、成都科技大学、机械工业部标准化研究所、昆明机订厂、中国科     

基于虚拟仪器的圆度仪的研究

在总结国内外圆度检测技术的发展及研究现状的基础上,提出了基于虚拟仪器采用CCD摄像方式来获取机械零件圆度检测信息的方法。对采集到的零件图片进行图像处理,得到零件的圆度特征信息,从而精确快速的检测出零件圆度误差和相关几何尺寸和形位公差,通过与标准件或设计要求的比较,判断出被测零件的圆度是否合格。实验表明本虚拟圆度仪,非接触测量,速度快,准确度高。     

基于单缝衍射原理的圆度误差测量方法

提出了一种全新的圆度误差光学自动测量方法.新方法基于单缝衍射原理,利用工件的圆度误差来改变衍射单缝的宽度,进而改变衍射条纹的间距.在测量单缝衍射中央明纹的宽度时,提出了用最小二乘法对测量到的衍射图像的光强分布进行二次曲线拟合,并由拟合得到的数学表达式,确定衍射暗条纹的精确位置.由导出的工件圆度误差与单缝衍射中央明纹宽度之间的关系,用最小二乘法对工件的圆度误差进行了评定.测量结果表明,新的圆度误差测量方法是可行的,圆度误差的相对不确定度小于1.4%,并且测量系统具有操作方便、精度高的优点,新方法也可应用于锥角、直线度误差等其它几何量的精密测量中.     

计量型紫外显微镜微纳米线宽测量技术的研究

计量型紫外显微镜微纳米线宽测量技术是利用光电倍增管的光电转换效应,将线宽的光学信号转换为电信号,并利用后续信号采样处理电路,提取出线宽的轮廓信号。利用激光干涉仪等精密定位装置,搭建了一套线宽测量系统,对线宽标称值为3 μm的标准样板进行测量,得到的线宽测量值为3.025 μm,与标称值仅相差25 nm。实验表明:该方法可以准确地获取线宽的边界信号,实现线宽的准确测量。     

多边法位姿测量系统中跟踪方式对测量精度的影响研究

为了精确测量大尺寸位姿,建立了一种由7台激光跟踪干涉仪组成的大尺寸位姿测量装置。根据测量各反射镜的激光跟踪干涉仪数量的不同,采用322和331两种跟踪方式对位姿测量精度的影响进行仿真实验,从而发现被测点位置与基站构成平面的距离相关,由坐标解算公式推导被测点坐标值与测量基站之间的相对位置与测量误差间的误差模型,通过分析x、y、z 方向上误差对距离变化的敏感程度,发现z方向距离变化引起的误差最为敏感。当被测点与测量基站的距离由1300.8mm减小到0mm时,测量误差由2.2μm增大到2626.1μm。实际姿态测量结果表明:当采用一种跟踪方式时可以避免被测点与测站点平面过近,有利于提高系统测量精度,所提出的误差模型可为多边法位姿测量系统的优化布局提供一种量化的理论分析方法。     

基于坐标反推法的偏心轮轴升程测量

采用极坐标测量仪、三坐标测量机等通用型测量仪对偏心轮轴进行坐标测量,其主要配备的都是球形测头,无法直接测得偏心轮轴从动件所对应的升程及升程误差。针对此问题提出了一种基于坐标反推法的偏心轮轴升程测量方法。详细介绍了偏心轮轴的结构、对应不同测头的理论升程计算方法。推导了偏心轮轴表面轮廓点坐标反推平面测头、滚子测头和刀口测头的升程模型公式,利用最小二乘圆圆心和回转中心点确定了偏心圆轮的“桃尖”位置。在一台极坐标测量仪上进行了偏心轮轴测量实验,实验结果表明：基于坐标反推法的升程测量方法是有效的,对应3种测头的坐标反推升程与理论升程的差值分别为0.87, 0.90及0.90μm,基于坐标反推的升程能够更准确反映从动件实际运动规律。     

高精度动态星模拟器的光学系统设计

为了完成星敏感器的地面标定工作,满足动态星模拟器大视场、高精度的技术要求,根据动态星模拟器的工作原理,利用ZEMAX软件完成光学系统设计,实现了高精度动态星模拟器准确模拟星点。实验结果表明:系统焦距为110 mm,视场为16°,光谱范围为0.5～0.8 μm,全视场角内准直光学系统相对畸变≤0.05%,在60线对/mm时调制传递函数（MTF）优于0.7。提出了装配后确定系统实际焦面的方法,最后对光学系统实际出射精度进行分析和实验验证,验证结果表明:设计的高精度动态星模拟器光学系统的成像精度达到9″,实测的星间角距误差均优于13″,整个系统可以满足高精度动态星模拟器的使用要求。     

半光斑成像式多功能激光瞄准测头的研究

运用半光斑成像原理设计了一种用于三坐标测量机的多功能激光瞄准测头。详细介绍了测头的光学系统工作原理和设计思路,采用自适应控制方法实时调节激光光强使其可以适应不同光学特性表面的瞄准测量,并进行了多功能测头的重复性瞄准测量、灵敏度测量、倾角跟踪实验。实验结果表明,该测头重复性瞄准测量不确定度优于1 μm,测量灵敏度可达30 mV/μm,激光跟踪瞄准被测曲面倾角可达25°,能满足三坐标测量机的使用要求。该测头具有检测速度快、自动化程度高、瞄准精度高的特点,结合三坐标测量机或者其它测长仪器,能够实现对自由曲面进行快速精确瞄准及轮廓图像瞄准测量,具有广泛的应用前景和实用价值。     

长导轨直线度分段测量拼接方法研究

激光干涉仪测量超长导轨直线度时,因导轨长度超出干涉仪直线度测量范围,需分段测量后拼接,测量数据易受噪声和激光漂移等因素影响,导致拼接可能引入较大误差。通过分析拼接过程中的影响因素,结合长导轨结构特性,提出了一种将拼接公共点分布在相邻两节子导轨上,利用相邻两节子导轨夹角的稳定特性来实现长导轨直线度拼接的方法。通过仿真与实验,对比了30 m范围内的直接测量法与坐标变换拼接法的测量结果,2种方法的直线度结果相差<10μm,表明所提出的方法能有效减小拼接误差。将此方法应用于72 m导轨的直线度测量,并与电子水平仪测量方法比较,2种方法结果相差10μm,表明所提出的方法可实现高精度的直线度拼接。     

基于多源融合理论的机床圆度误差测量不确定度评定

圆度误差是评价机床加工精度的重要指标.为实现机床圆度误差测量不确定度的评定,对基于球杆仪测量的机床圆度误差的贡献因素及不确定度评定方法进行研究.首先,采用最小二乘法(least sqaure method,LSM)对圆度误差进行评定.然后,基于黑箱理论提出了多源融合误差测量不确定度评定方法.接着,根据球杆仪测量机床圆度...