高精度衍射光栅干涉式测量系统的主要误差分析与仿真

设计了一种高精度位移传感器——衍射光栅干涉仪系统。该系统利用半导体激光器作为光源,衍射光栅作为长度标准,其光学原理可以利用多普勒效应来阐述。给出当光栅存在沿X向、Y向上的位移偏差和绕X轴、Y轴和Z轴的转动误差时,引起干涉条纹质量变化和测量误差的定量关系,为测量系统在实际应用中进行误差修正提供依据。经分析可知,光栅沿X轴(光栅运动方向)、Y轴(光栅刻线方向)和Z轴的偏移几乎不会导致条纹信号变化;当光栅沿着X轴旋转时,条纹方向和间隔均发生了变化;当绕Z轴旋转时,条纹间隔没有变化但是方向发生了变化;当沿X轴和Y轴旋转后,条纹位置分别向右和向下移动。光栅沿Z轴移动误差小于0.05mm,绕X轴和Z轴旋转误差小于0.002rad,绕Y轴旋转误差小于0.005rad时,满足测量范围为1000mm时,精度为±3μm测量的要求。     

精密机床直线运动误差在线检测中的数学模型与参数选择

一、引言机床直线运动误差对机加工性能的影响很大。因而寻求一种实时测量机床直线运动误差的方法,以便进行补偿加工,提高工件质量是非常必要和重要的。在此方面,近年来国内外已开展了一些工作,主要是采用三点法的测量原理及误差分离技术,但在数学模型的建立方面尚存在不足,参数选择亦未见有发表。本文仅就这两方面作一探讨。二、测量原理与数学模型当运动部件沿直线导轨运动时直线误差可分为互相垂直且又和运动方向垂直的二个分量,一般其中只有一个分量为误差敏感量。现以分析水平面内垂直于运动方向x轴的y方向误差为例,由于我们总是借助于工件或直尺进行测量,因此用三点法测量时A、B、C三个传感     

螺旋锥齿轮误差齿面及差曲面的建立与分析

针对六轴五联动螺旋锥齿轮磨床结构,应用多体系统理论、齿轮啮合理论,建立了含几何误差、热误差的螺旋锥齿轮误差齿面与差曲面模型并进行了实验验证,仿真分析了砂轮分别沿X轴、Y轴平移时和绕C轴旋转时,螺旋锥齿轮理论齿面与误差齿面以及它们的差曲面.结果表明,砂轮绕C轴旋转所产生的运动副误差对齿面误差影响较大.研究结果对提高螺旋锥齿轮的加工精度和进行误差补偿提供了理论依据.     

一种大型滚动轴承旋转精度测量仪

研制了一种基于误差分离的大型滚动轴承旋转精度测量仪.该仪器采用误差分离的方法将被测轴承套圈的形状误差分离出来,降低套圈形状误差对旋转精度测量的影响;另外,设计了可快速调节的工装及定位装置,能够高效、简便测量大型滚动轴承的旋转精度.实际测量数据表明,该测量仪的旋转精度测量重复性满足小于5μm的设计要求.     

基于序列图像特征配准的相机旋转补偿算法

为了解决测量过程中相机沿轴向运动时所产生的旋转引起的测量误差,提出了一种基于特征点的图像配准和最小二乘估计的相机旋转运动精确估计算法。此算法利用序列图像帧间的相关性,通过对相邻两帧图像进行运动分析,由Harris算子进行特征点的检测,然后再基于这些特征点的模版匹配方法对帧间图像进行配准,再根据多个特征点的运动矢量通过最小二乘估计获得相机的运动参数。最后对这些运动参数进一步分析,在计算中将获得的运动参数对相机沿轴的旋转运动进行补偿。该方法克服了测量中相机旋转对图像处理和测量精度的影响,弥补了因相机旋转引起的测量误差大的缺陷,提高了测量精确度。试验和仿真结果表明该方法在帧间旋转角度较小时能够实现对相机沿轴旋转运动的精确补偿,且时实性有待提高。     

工业机器人运动学参数标定误差不确定度研究

为研究机器人末端定位不确定度分布规律,采用不确定度误差的评价方法对工业机器人标定方案得到的运动学参数进行了分析.采用基于各轴单独旋转拟合空间曲线的方法,解算获得运动学参数模型.在机器人标定模型的基础上,分析出各项运动学参数标定结果的不确定度.分析了各轴关节转角θ对不确定度的影响规律,并实验研究各轴在标定或者动态测量过程中,测量点数及测量角度等条件对测量不确定度的影响.推导出机器人末端位置误差不确定度的计算方法,并分别以机器人某一固定姿态和固定路径为例,研究了机器人末端位置误差的不确定度.采用激光跟踪仪做为闭环测量设备,实验验证了单轴运动空间曲线拟合方法,可有效地估计在整个机器人工作空间内的运动误差不确定度分布,标定后在x、y、z3个方向上定位不确定度分别为0.356 mm、0.582 mm和0.524 mm.     

一种可消除安装误差影响的激光同轴度测量方法

针对激光同轴度测量方法建立了主／从动轴的测量模型,推导出了不含安装误差的同轴度偏差量与设备测量值、安装误差之间的数学关系方程,通过在主／从动轴三个不同旋转角度测量出3组数据,并联立求解方程组,可得出不含安装误差的同轴度偏差量。该方法在提高测量精度的同时,还具有操作简单、适用范围广的特点。     

含误差螺旋锥齿轮齿面方程建立与分析

根据七轴五联动螺旋锥齿轮磨床结构,应用多体系统理论、齿轮啮合理论建立了含几何误差、热误差的螺旋锥齿轮齿面方程,并分析了砂轮主轴分别沿X、Y轴平移时和绕C轴旋转时对螺旋锥齿轮齿面误差的影响.结果表明,砂轮主轴沿X轴运动对齿面误差影响较大.本文研究对提高螺旋锥齿轮的加工精度和误差补偿提供了理论依据.     

五轴数控机床旋转轴综合误差测量与辨识

针对五轴数控机床旋转轴的运动误差和几何误差的综合评估问题,在不考虑直线轴运动误差影响的情况下,提出了一种采用R-test测量仪的测量及其辨识方法。首先,测量过程按照参考球的两种不同高度设置进行,仅移动旋转轴,而不移动直线轴。其次,利用R-test测量仪对旋转轴的运动精度进行了测量。此外,假设旋转轴位置几何误差和工作台上参考球的设置误差是影响测量结果的因素,并通过最小二乘法对这些因素进行分离。采用IBS公司的R-test测量仪,对米克朗公司UCP800Duro立式五轴加工中心C轴的运动误差和几何误差进行了测量实验。研究结果表明,该方法能够正确识别旋转轴的运动误差和几何误差,可以有效地综合评估旋转轴的运动精度,并有助于进一步提高旋转工作台的精度。     

基于旋转变分模态分解的IMU角速度去噪算法

惯性测量单元(IMU)的应用中,角速度的噪声误差积累对姿态解算性能有较大的影响。针对角速度中存在的噪声,提出一种融合了变分模态分解(VMD)和角速度旋转三维分解的去噪算法。首先通过坐标系旋转获得角速度在不同虚拟轴的输出,再利用VMD提取合适分量重构虚拟轴信号。VMD的非线性重构使得各个虚拟轴的残留误差相对独立,最终多个虚拟轴的反向旋转回到原始坐标系后通过独立信号的均值合并能有效消除IMU中角速度的噪声。基于EuRoC数据集的实验结果表明：该算法降噪效果显著,均方根误差降低70%～85%,且能有效平衡三轴误差。