Measurement of form error of a probe tip ball for coordinate measuring machine (CMM) using a rotating reference sphere

This study presents a method of measurement of the form error of the tip ball in the tactile probing systems of a coordinate measuring machine (CMM) by using a rotating reference sphere. The measurement of the form error of the CMM probe tip was conducted without the use of additional external measuring instruments or sensors. The form errors of the probe tip ball and the reference sphere were separated from the probing coordinates of CMM by rotation of the reference sphere. The effectiveness of the proposed method was evaluated based on an uncertainty analysis. The uncertainty in measurement of diameter of the probe tip ball was estimated to be less than 0.5 μm.     

转台误差对数字天顶仪轴系误差的影响

针对数字天顶仪在定位过程中存在的的轴系偏差,研究了如何对光轴与旋转轴、旋转轴与垂直轴之间的角度偏差进行补偿的方法。为了高精度地解算出测站点位置垂直轴的天文坐标,采用对称位置的两幅星图直接解算旋转轴的坐标,从而避免了光轴与旋转轴之间的补偿。采用双轴倾角仪测量倾角,并对旋转轴进行倾角补偿得出垂直轴的位置坐标。考虑进行轴系补偿时,转台误差会对旋转轴坐标和倾角补偿造成影响,分别研究了转台误差对于旋转轴以及倾角补偿的影响,并得出了转台误差的范围。实验结果表明:当测站点纬度的绝对值小于或等于88.3°时,转台误差必须小于或等于35″;当测站点纬度的绝对值大于88.3°时,转台误差值要小于|1 166.8cosδ|″。在对称位置解算测站点位置坐标时,必须提高转台的精度,以减小转台误差对于定位精度的影响。     

非接触激光测头测量轴线标定系统

提出一种用于三坐标测量机的非接触激光测头的标定系统，该系统利用位置敏感探测器和特别设计的测头夹具机构对非接触激光测头测量光束的轴线进行调整，使其通过测头回转体的回转中心。文中对具体的夹具结构标定方法以及数据分析方法做了详细的论述。     

啮合线齿廓偏差测量方法

介绍了一种应用于齿轮测量中心上复杂齿廓测量的新方法——啮合线齿廓测量法。该方法减小了测头在X轴方向上运动距离,有效地保证了精度范围,同时减小测头重力中心的运动及测量时间,实现了高精度测量。该方法能够有效防止齿廓基圆测量法在进行内齿轮测量时的干涉现象,同时实现小直径内齿轮(外圆直径小于10mm)的一次装卡完成齿形、齿向和齿距误差测量。     

回转运动误差的精确测试理论与方法

本文提出了用瞬心的概念分析回转轴径向误差运动的新思想和新方法,根据微分几何学的原理提出了静瞬心线和动瞬心线、静轮转曲线和动轮转曲线、单周回转中心和单周回转轴心等概念及它们的计算公式;指出,单周回转轴心相对于单周回转中心的运动范围可表征回转轴本身径向运动误差的大小,而动、静累转曲线则分别对应于车、镗加工时的工件轮廓曲线,它们的圆度误差即表示车、镗类机床的加工精度过。与CIRP统一文件的近似测试理论不同,本文提出了一种回转运动误差的精确测试理论和方法。     

形位误差测量的误差分析

分析了影响形位误差测量精度的各种误差因素,指出回转精度是测量仪器最重要的精度指标,轴向导轨直线度误差将影响被测工件圆柱度误差和素线直线度误差的测量精度,轴向导轨对回转轴线的平行度误差主要影响圆柱度误差评定结果,工件安装误差对测量结果的影响可以忽略。     

回转一次直线误差对车削表面影响的精确分析

用数学方法,分析并验证在车削加工中,当主轴回转轴线作一次简谐直线运动时,对应加工工件轮廓曲线的"最小区域中心"位置及其运动轨迹,得出正确的圆度误差和偏心误差值;以及以上圆度误差值与误差运动方向无关的结论.     

一种圆柱度测量基准的误差分离方法

通过对主轴回转误差运动的分析，结合三点法圆度误差分离技术，提出了一种完全分离圆柱度测量基准误差的分离方法，即利用主轴回转轴线平均线、测量传感器及直行导轨之间的空间位置关系，建立相应的坐标系，在分离出被测截面圆度误差、最小二乘圆心初始坐标的基础上，完整地分离出影响圆柱度精密测量的径向回转运动误差和导轨的直行运动误差。该技术不仅可以消除测量基准误差对圆柱度测量精度的影响，还可以实现主轴回转误差、导轨直线度以及导轨对主轴平行度误差的精密测量，对高精度误差补偿加工和机床的精度检验也具有重要意义。     

A comprehensive technique for measuring the three-dimensional positioning accuracy of a rotating object

A method for measuring the accuracy of rotating objects was studied. Rotating axis errors are significant; such as the spindle error of a machine tool which results in increased surface roughness of machined work pieces. Three capacitance-type displacement sensors were used to measure the position of a rotating master ball. The sensors were mounted at the three orthogonal points on the spindle axis. The measurement data were analysed for rotating spindle accuracy, not only for the average roundness error but also for the spindle volumetric positional error during rotation. This method is simple and economical for industrial field use for regular inspection of spindles using portable equipment. The time taken for measurement and analysis using this method is only about two hours. This method can also measure microscopic amplitudes in 3-D directions of vibrating objects.     

数控机床旋转轴误差的快速测量与辨识新方法

根据齐次变换理论推导出旋转轴基本几何误差辨识模型,在此基础上,提出了一种基于球杆仪的旋转轴基本几何误差快速测量和辨识新方法,将球杆仪一端的中心座分别安装在旋转工作台的3个不同位置,通过联动控制球杆仪另一端球心按圆形轨迹运动,分别测量旋转轴圆周每个离散位置点在X、Y、Z方向上的偏差,并根据所建立的辨识模型,辨识出旋转轴的6项基本几何误差。同时,提出了基于系数矩阵灵敏度分析的方法,用于指导测量点的合理分布,减少测量误差的影响,从而提高误差辨识精度。     

6-THRT并联机器人的误差模型研究

针对Stewart平台式的6-THRT型并联机构的研究,提出了一种中心轴测量模型。采用一般工业机器人位姿误差分析法,建立并联机构的误差模型,并结合单杆固定法来获取末端位姿信息,该模型包含了杆的制造、安装及铰链的位置安装等几何参数误差。通过Matlab软件进行仿真运算,分析了影响末端位姿的主要误差源。该研究为并联机器人的误差补偿提供了一定的理论依据。     

光电经纬仪脱靶量和坐标动态修正

提出了目前采用的脱靶量修正模型的适用条件,采用坐标变换推导经纬仪脱靶量修正公式,获得与球面三角学相一致的推导结果,并在此基础上推导出成像系统无照准轴平行约束条件的通用脱靶量合成公式。采用光学系统的物方焦点作为摄像机系统的投影中心,推导出投影中心与经纬仪回转中心不重合条件下摄像机投影中心在测量坐标系中的坐标值。经测量设备的实际验证,该修正方法突破了现有修正模型的局限性,适用于多传感器经纬仪成像系统     

三坐标测量机动态误差的建模方法

为了提高三坐标测量机的测量速度,缩短测量周期,分析了影响给定的三坐标测量机动态误差的因素。对三坐标测量机的具体和了分析,用电感测微仪进行了动态偏转角的测量,并推导出由动态偏转误差得到测头处的动态位移误差的方法。同时,对由导轨的直线度造成的误差进行了讨论。指出动态误差主要是由各构件绕气浮导轨连接处的偏转和各运动构件本身的弯曲变形造成挫理论上可以证明,在气浮导轨力矩刚度和横梁弯曲刚度已知的情况下,只要     

三平行传感器式频域法误差分离技术--在线测量圆度误差的新方法

提出了一种能临床测量与分离工件圆度误差和主轴系统回转误差的新方法——三平行传感器式频域法：三个位移传感器呈平行布置，其中一个传感器的测量轴线通过被测对象中心，其优点是测试系统易于安装与调整。给出了该方法的读数方程和权函数表达式以及应用频域法分离求解的途径。提出了避免其谐波抑制的措施。实测结果与经典的三点法的测量结果作了比对，表明该方法简便、正确、有效。     

激光跟踪测量系统跟踪转镜的误差分析

激光跟踪测量系统是目前最新型的便携式空间大尺寸坐标测量系统,可对空间运动目标进行跟踪并实时测量其三维空间坐标,具有精度高、范围大、实时快速等特点。然而,激光跟踪测量系统中跟踪转镜的几何误差严重影响了其测量精度;所以激光跟踪测量系统在使用前必须对其进行建模和误差分析。在全面研究了激光跟踪测量系统结构和工作原理的基础上,建立了系统运动学模型和跟踪转镜中心偏移数学模型。详细分析了系统测量中基点位置变动误差、转镜跟踪目标反射器跟踪误差和转镜反射面与激光束不垂直误差等。结果表明跟踪转镜中心偏移、回转轴不对称、基点位置变动、光束反射点与基点不重合是导致测量误差的主要原因。因此,在跟踪转镜结构设计中,为保证激光束反射点与基点位置重合及转镜旋转跟踪目标反射器时基点空间位置保持不变,应尽量减少跟踪转镜旋转点与镜面之间的距离。     

考虑热误差的双转台机床工艺误差谱预测方法

五轴数控机床的几何误差和热误差是影响工件加工精度的两个重要因素,对这些误差因素进行分析可以有效提高薄壁件工件的加工精度。本文首先基于齐次坐标变换法,建立了双转台五轴数控机床的旋转轴几何误差模型;然后基于对标准球进行在机接触测量,辩识得出两旋转轴的12项几何误差,这些误差考虑了两旋转轴之间的相互影响和其热误差的影响;最后分析五轴数控机床加工空间的几何误差场,在该加工空间内几何误差从中心到外侧逐渐增加,当A轴旋转角度增加时,误差的最大值也随之增加。与其它位置误差辨识方法相比,本方法的测量精度符合加工要求,测量时间只需要30 min。     

原子力显微镜管式扫描器运动学建模与误差分析

针对样本扫描模式原子力显微镜,对其管式扫描器-样本-探针系统进行了运动学分析,建立了该系统的运动学模型,该模型表明:对于给定原子力显微镜扫描器,样本上与探针接触点的横向和纵向位移取决于探针尖端相对于扫描管轴心的偏置量、所加电压(或名义扫描范围)及样本厚度。据此模型,对由于弯曲运动模式所产生的两种重要误差—交叉耦合误差及扫描范围误差进行了定量分析,分析表明:扫描范围误差主要受样本厚度及名义扫描范围影响,而Z向交叉耦合误差主要受探针偏置量及名义扫描范围影响,实验验证了所建立的运动学模型和误差计算公式的正确性;另外,还提出了相应的减小误差的方法。     

打表法测量卧式三轴转台相交度的方法

在大型卧式三轴转台的底座上安装基准圆柱,采用打表法测量三轴相交度误差。将中环轴处于0°和180°水平状态,通过标准圆柱和千分表测量了内中相交度。通过外环轴处于0°、180°时,测量了内外相交度。外环轴处于90°、270°时,测量了中外相交度误差。最终实现了三轴相交度的测量,并对测试的不确定度进行了分析。     

坐标测量机上盘状凸轮检测方法研究

本文研究直接在三坐标测量机上检测凸轮并评定误差的方法和理论。在凸轮工件型面上接采点测量数据,用不等距三次Ｂ样条函数和最小二乘法拟合测头中心轨迹,通过测头半径补偿和凸轮从动轮数据转换,得到凸轮升程曲线,运用最小条件法评价凸轮误差,同时还可以评价凸轮机的速度、加速误差。数字仿真计算和实验结果表明,本文方法具有测量过程简便,测量效率高、计算精度高,应用性广播等优点,适用于三坐标测量机为检测设备的自动加工     

光电经纬仪单站空间余弦及多站面面交汇的飞机姿态测量

本文对光电经纬仪测量飞机姿态的方法进行研究。首先介绍单站经纬仪在有距离信息时测量飞机姿态的方法,采用穷举的方法,获得飞机轴线上的特征点,利用空间的位置关系获得空间姿态参数。然后介绍多站经纬仪利用面面交汇的方法获得飞机飞行姿态;首先对二维平面图像采用Hough变换拟合算法获得目标中轴线,然后计算原点到目标的中轴线的垂直距离及原点到目标的中轴线的法线与X轴的夹角,获得目标在二维平面的直线方程,目标图像的二维中轴线与摄影系统的光学中心唯一确定了一个空间平面;采用面面交汇的方法,获得空间中轴线,可以得到飞机轴线的偏航角及俯仰角。实验结果表明,两种计算方法的结果误差偏航角为0.28%,俯仰角为1.1%。本文采用的数学模型正确、算法合理,有效的提取了飞机的姿态参数。