准分子激光加工工艺参数优化

本文采用准分子激光加工方法,选择不同的工艺参数对Al2O3 陶瓷材料试件进行加工,通过表面轮廓仪测量表面微观形貌,并计算其表面轮廓高度均方根值Rq.采用二次多项式拟合方法分析激光加工工艺参数对表面形貌的影响,即放大器电压、激光脉冲频率、激光扫描速度等工艺参数对表面轮廓     

准分子激光加工与研磨加工Al2O3陶瓷表面形貌的比较

采用了准分子激光和研磨两种不同的加工方法,在微构件常用的Al2O3陶瓷材料表面构建表面微观形貌.通过表面轮廓仪测量加工试件表面形貌,采用自行研制的表面形貌参数表征系统进行表面形貌统计参数计算.分析不同加工方法对同一种材料表面形貌的影响,采用表面形貌统计参数中的轮廓高度算术平均值Ra、轮廓高度均方根值Rq、坡度均方根值.Zq对表面形貌进行评价.结果表明,准分子激光加工表面的Ra、Rq和.Zq值均比研磨加工表面小.分析可得,准分子激光加工与传统研磨加工方法相比,能够获得较高要求的表面形貌,为微机械的设计提供重要参考依据.     

光切法显微镜测量三维表面形貌研究

介绍了利用光切法显微镜测量三维表面形貌．采用计算机对在光切法显微镜下拍摄的零件表面截面轮廓图象进行图象识别与处理,获得表面各个截面形貌的二维轮廓数据,通过样条插值获得三维表面轮廓形貌．     

基于光学非球面的大尺寸精密检测平台技术

针对光学非球面元件精密面形测量的需要,提出了一种大尺寸精密检测平台的测量与控制技术。通过讨论检测平台离线测量原理,采用高精度直线电机、0.1μm接触式/非接触式测量传感器以及自主开发测量评价软件为核心的软硬件控制方案,完成了大尺寸精密检测平台的设计与搭建,并针对光学非球面元件的测量特点,开发了配套的测量软件,以实现大口径光学非球面元件的面形测量与评价。光学非球面元件的测量实验结果表明:该检测系统可以有效地应用于非球面表面形貌的精密测量。     

变曲率高聚物材料表面三维轮廓和变形场分布的同时测量

为测得变曲率高聚物材料的表面三维轮廓和变形场分布情况,构建一个基于条纹投影技术的三维测量系统,通过采用改进的标定方法实现对系统的高精度标定,然后利用标定好的系统对一块表面凹凸不平的EVA材料板进行表面轮廓测量,对该材料板施加一定作用的力使其产生形变后再对其进行三维轮廓测量,由变形前后采集到的数据经过分析得到该材料的变形场分布情况,从而实现了变曲率高聚物材料表面轮廓和变形场分布的同时测量.     

基于机器视觉的微小零件形貌检测方法

针对当前工业生产中人工对微小异形零件形貌参数测量精度低、速度慢的问题,提出了一种基于机器视觉的检测方法,并开发了一款基于开源计算机视觉库OpenCV的检测软件。该检测方法首先使用CMOS相机采集被测零件的图像,并结合频谱特征对其进行滤波、阈值分割等预处理;然后选取效率高、边缘跨度为单像素的Canny边缘检测算法对预处理之后的图像进行边缘检测;最后采用Ramer算法对零件轮廓进行递归细分,拟合出几何基元,并结合测量焦距下的系统标定系数计算出零件实际的形貌参数。实验结果表明:通过该检测方法对长、宽均为毫米量级的Ω型微小零件进行形貌检测,检测精度达到10μm以下,具有精度高、速度快的优点,可为工业化生产提供可靠依据。     

基于线结构光扫描的工件高精度三维测量方法

为了提高工业中对复杂轮廓工件的测量精度和效率,设计了一套高精度非接触三维测量系统,并提出了一种基于线结构光扫描的工件轮廓三维测量方法。首先,利用高精度相机和三轴移动平台采集线结构光图像。然后,通过基于差分区间的灰度质心算法,精确而高效地提取出线结构光中心线,并生成原始点云模型。接着,对采集到的点云数据进行必要的点云滤波和精简预处理。最后,将预处理后的点云数据与CAD模型精确配准,进行工件表面轮廓的测量与误差评定。实验结果表明：测量工件轮廓高度的绝对误差小于0.07 mm,相对误差小于0.5%。所提出的三维测量系统及方法测量误差较低,能够实现工件的高精度三维测量,具有一定的工业应用价值。     

基于耐久性极限状态的预应力混凝土构件全寿命维护成本优化研究

现行混凝土结构耐久性设计规范指出,与普通钢筋混凝土构件不同,预应力混凝土构件以预应力筋表面区域氯离子浓度达到临界阈值作为耐久性极限状态。针对预应力混凝土简支梁构件维护决策问题,结合已有模拟氯离子侵蚀进程的扩散模型,利用蒙特卡洛抽样及多项式拟合方法,建立预应力混凝土构件可靠度时变计算公式。进一步,采用虚拟役龄表征构件的耐久性状态,考虑质量检测工作精度、预防性防护、必要性维修等影响因子,建立基于全寿命成本理论的树形分析模型。通过计算不同预防性防护、检测周期、总维护寿命等多种工况下构件的可靠度和维护成本,与分别基于时间和可靠度指标控制的两类维护方案对比,表明本文提出的模型能在满足构件可靠度要求的前提下,提供更为合理的全寿命维护方案,为预应力混凝土构件的加固维护提供参考。     

气液两相流中改进图像互相关测速的完整实现

针对气液两相流中密集气(液)相速度场准确测量的需要,提出了改进图像互相关测速的完整实现方法。基于傅里叶变换的图像互相关测速原理,采用回归迭代互相关算法以提高测量精度,基于相邻速度属性对误矢量进行修正,并采用亚像素拟合方法准确定位,通过对不同拟合算法进行比较,验证了3点高斯拟合算法的优越性。实验结果表明,本文提出的测量方案可以有效提高图像互相关测速的精度。     

基于大面积TFT和PVDF薄膜的表面形貌无损探测技术

针对物体表面形貌无损探测,提出了一种基于大面积薄膜晶体管(TFT)和聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜的表面形貌探测方法,具有大面积、可覆形、便携化和高精度的特点。该方法利用电容传感器原理,将已广泛应用于半导体显示领域的TFT阵列与传感器相结合,可精确定位物体表面微米级缺陷,测量分辨率达到50 μm,实现了对物体表面形貌的精准无损探测。     

大型齿轮齿形误差在位测量新方法探讨

大模数、大直径齿轮的齿形误差临床检测是目前国内外有待解决的问题。本文提出了用测量头的直线运动轨迹作基准来测量大型齿轮渐开线齿形误差的新方法。从理论上对新方法的测量原理加以论证，建立了在统一坐标系中完整的理论渐开线数学模型和测量头坐标计算模型，以及经原理误差补偿和转换后的齿形误差计算模型，巧妙地解决了定位精度问题     

智能型齿轮双面啮合综合检查仪的研制

研制了一种智能型齿轮双面啮合综合检查仪,利用单片机进行测量过程的控制和数据处理,从而实现测量、计算和打印的自动化,该仪器具有很高的分辨率和测试精度,且系统误差小,速度快。     

基于极半径误差法计算涡旋线轮廓度误差

为了实现对涡旋盘轮廓高精度测量评价,根据检测特点,从线轮廓度的定义出发,分析并提出了一种计算涡旋线轮廓度误差的新方法──极半径误差法。通过提取被测轮廓的实际测量离散点,根据涡旋线形成原理绘图分析,计算出一系列与实际测量点对应的理论轮廓点的极半径;计算各对应点的极半径误差并将其2倍值作为最小包容被测轮廓的两轮廓线的最小距离,即为涡旋线轮廓度误差。实验计算15 000条数据用时0.2 s,求得平均极半径误差为0.005 6 mm,远小于精度要求0.01 mm。运用极半径误差表达最小包容距离,方法简单可行,有效提高了涡旋线轮廓度误差的计算精度和效率,适用于涡旋盘的高精度测量评价。     

精密定位中的激光干涉测量误差分析

高精度定位平台通常以激光干涉仪为测量基准.根据测量原理,激光干涉仪的测量误差应为定位平台误差的1/3～1/2,这样才能保证测量结果的可信性.为此,对影响激光干涉仪测量精度的诸多因素作了分析,并在分析的基础上进行误差计算.计算结果表明,激光干涉测量系统的综合误差为12.3 nm,满足定位平台的精度要求,二者在精度上能很好匹配.     

ZK蜗杆齿廓测量误差研究

基于ZK蜗杆的齿廓方程,建立了齿廓测量误差的数学模型.在蜗杆参数确定的情况下,齿廓测量误差fz是测头偏置量y0的函数,给出了ZK蜗杆齿廓测量误差曲线,并研究了该曲线的特点.同时研究了在不同模数、头数和分度圆直径下测头偏置量对齿廓测量误差的影响规律.根据测量仪器精度确定原则,可以由被测蜗杆的精度等级来确定允许的测头最大偏置量.最后研究了齿廓近似测量的原理误差,举例说明了齿廓近似测量的可行性,对ZK蜗杆齿廓精密测量具有指导意义.     

全站仪三角高程测量与四等水准测量的精度比较分析

根据全站仪三角高程测量的原理和方法,在平原微丘区的地形上,对一条附合水准路线分别进行全站仪三角高程测量和水准仪四等水准测量,应用误差传播定律对两者的测量精度进行了对比分析。结果表明,全站仪的测量精度略高于水准仪的测量精度,且使用较方便,受地形限制小,作业效率高,故全站仪三角高程测量可以代替四等水准测量。     

一种大量程表面轮廓综合测量仪

为了解决传统位移传感器大量程与高精度不可兼得的问题,研制了一种表面轮廓综合测量仪.该仪器采用二维位移传感器和垂直扫描工作台.压电陶瓷驱动器和伺服电机根据零位偏移量驱动垂直扫描工作台进行垂直方向的位移,确保测量杠杆总是在每个采样间隔回到平衡位置,即使在量程增大的情况下由杠杆旋转引起的非线性测量误差也非常小.由实验和理论分析可知,该仪器可对球面、台阶、沟槽和其他各种曲面的表面粗糙度和轮廓尺寸进行精确测量.     

Novel scheme of high precision inertial measurement for high-speed rotating carriers

In order to satisfy the requirement of high precision measurement in a high dynamic environment, a kind of gyro aided multi-accelerometer inertial measurement unit (GAMA-IMU) with six accelerometers and two gyros (6A2G) was proposed in this paper. The available configurations have the problem of low measurement precision in a high dynamic environment due to channel coupling. The three channels were decoupled when calculating the angular velocity in the proposed configuration. The yawing and pitching angular velocity were directly measured by gyros, while only the rolling angular velocity was obtained by the GAMA-IMU indirectly from the rolling angular acceleration and quadratic component of rolling angular velocity. Then a single channel rolling angular velocity calculation model was established and the extended Kalman filter (EKF) was used to do state estimation. Simulations were carried out and results indicated that the calculation precision of the proposed 6A2G configuration could meet the demand of high precision measurement for a high-speed rotating carrier.     

基于PID神经网络的智能温度仪表研究

热电偶在工业测温中应用广泛,但其温度和热电势之间呈非线性关系,限制了测温精度.利用PID神经网络前馈校正法功能,设计了智能温度仪表硬件电路来解决热电偶温度计算的精度问题.通过实验验证,这种计算方法准确性高、实用性强.