激光干涉接触式轴承表面轮廓综合测量

介绍了一种可用于测量滚动轴承曲面形貌的表面轮廓综合测量仪，在测量中应使杠杆处于平衡位置，以减小测量力；用衍射光栅干涉位移传感器作为位移测量系统代替传统的电感位移传感器；z向工作台采用粗、细两级驱动定位，利用步进电机驱动斜面导轨进行粗级定位以扩大量程，压电陶瓷做微位移驱动实现精密定位以提高测量精度。论述了该仪器的整体结构、测量原理、工作台的定位控制以及衍射光栅干涉信号的处理。     

一种新型三维表面形貌测量仪的研制及应用

介绍了一种新型的基于直线相位光栅干涉三维表面形貌测量仪,该测量仪具有高分辨率、大量程、低成本的特点.该三维表面形貌测量仪由基于直线相位衍射光栅干涉原理的微位移传感器、X-Y二维工作台、立柱、光电探测器以及信号处理电路、计算机及数据处理软件组成.该轮廓仪工作台的工作范围为50 mm×50 mm,最小步距为0.2μm,工作台计量系统的分辨率为0.05μm,微位移传感器理论垂直分辨率可达到0.12 nm,实际测量量程为2 mm,通过更换测杆可以达到6 mm的测量量程.     

X-Y工作台定位误差动态测量与补偿的研究

在详细论述了精密长光栅与激光测振仪OFV-5000的测量原理和方法之后,将二者结合设计了一种X-Y工作台定位误差的动态测量与补偿方法,并且通过实验验证了该方法的有效性。     

纳米级定位精度一维位移工作台

介绍了一种具有纳米级定位精度的一维位移工作台。工作台采用粗精两级定位机构。可以实现0～6mm范围、1nm理论分辨力的快速、高精度定位；固定在工作台上的全息衍射光栅实现了对工作台位移的高精度闭环检测。采用ANSYS有限元分析软件对精定位工作台进行了静态及动态特性分析；采用双频激光干涉测长仪对工作台的定位精度进行了对比测量。位移工作台已用于表面三雏形貌测量中，给出了对标准样板的测试结果。     

基于单压电执行器的光栅刻线摆角修正

考虑机械刻划光栅刻线摆角对平面光栅衍射波前质量的影响,本文根据光栅机械刻划过程的特点,提出了一种单压电执行器调节方法。该方法可通过不断调节微定位工作台位移,实时修正工作台摆角导致的光栅刻线摆角误差。首先,推导出了微定位工作台位移实时修正公式。接着,采用三路干涉仪实现了微定位工作台摆角测量及其主要成分分析。最后,进行了光栅刻线摆角放大和校正实验。结果显示,摆角放大和摆角校正实验已基本达到了预期的效果,对光栅宽度为10.4mm且刻线密度为600line/mm的光栅进行修正后,光栅刻线摆角比校正前降低了64%以上。这些结果表明:采用单压电执行器方法对光栅刻线摆角进行实时修正可有效降低光栅刻线摆角,提高光栅质量;该方法可应用于大面积机械刻划光栅刻线摆角的修正。     

大面积高精度光栅定位系统

本文叙述一种应用大面积、高精度光栅定位的工作台系统。光栅为600条/mm闪耀细光栅,刻划面积140×120mm,工作台行程100×100mm。应用偏振光分相系统,接收二级或一级衍射光谱,经电子四倍频后,即可得到约0.1微米或0.2微米的脉冲当量。由于应用大面积光栅,可得到极高的座标测量精度,适用于大规模集成电路工艺设备中高精度工作台定位系统。     

以正交衍射光栅为计量标准器的二维微位移工作台

提出以正交衍射光栅作为X-Y二维位移工作台计量标准器的思想,阐述了正交衍射光栅作为大量程二维位置检测传感器的工作原理及光路布置方法,推导了光栅运动位移与所产生干涉条纹的相移之间的关系。介绍了工作台粗、细两级定位系统的组成结构:粗定位部分由磁悬浮平面直线电机驱动,细定位部分采用弹性铰支结构并由压电陶瓷驱动;通过分别对电机和压电陶瓷驱动范围与定位精度的分析,提出对工作台精密快速定位的方法。设计了一套对电机与压电陶瓷进行驱动控制和光栅信号进行处理的电路,并结合实际正交衍射光栅的刻线精度,计算了工作台位置检测的有效分辨率。最后,分析了当前几种典型压电陶瓷驱动电路的特点,提出选用直流放大电源的方式作为本系统高压驱动方法,并给出了高压驱动电路图。     

基于PSD的微轮廓测量仪及其控制系统研究

涉及到一种基于PSD原理的高精度三维轮廓测量仪.X-Y工作台采用了宏驱动与微驱动相结合的工作方式.宏工作台采用步进电机驱动,进给精度达1微米;微工作台采用精密压电陶瓷驱动,进给精度最小可达1纳米.这样,使得X-Y测量步距达到1纳米的条件下,测量物件的尺寸范围可以扩大为20mm×20mm,不仅适合微小构件的精密测量,而且适合较大器件的精密测量,且X-Y方向的位移测量精度最小可达1纳米.Z方向位移传感器采用激光单点位置探测器PSD,Z轴方向的位移测量精度达10纳米.对微轮廓测量仪的控制系统作了程序设计,得到了较满意的效果.     

大行程纳米级共平面二维精密工作台的研究

研究开发了一种大行程纳米级共运动平面二维工作台,该工作台采用宏/微两级驱动,宏驱动由滑动导轨、直流无刷电机、精密丝杠组成,微驱动由平行平板柔性铰链和压电陶瓷组成。对平行平板柔性铰链进行了力学分析,并推导计算了其固有频率。工作台移动范围为50mm×50mm,可实现5nm的运动分辨率。工作台在X、Y方向分别装有衍射光栅计量系统,宏微位移由同一套衍射光栅计量系统进行位移计量,计量系统的有效位移分辨率为2.3nm。该二维工作台具有通用化和小型化特点,可以用于微纳米表面的测量与微机电系统的控制与加工。     

一种用于测量微观形貌的激光干涉式测量仪

该轮廓测量仪的开发是根据了Michelson干涉测量原理，工作台以正交衍射光栅为位移标准器，采用直线电机和压电陶瓷（PZT）进行快速粗定位和精确定位的两级定位过程，重点介绍了仪器的测量原理及光路系统．以及对电机及压电陶瓷的驱动和对干涉信号的处理。     

机载光电稳定平台检测技术的研究

给出了机载光电稳定平台的检测技术及方法,并提出了一种动态靶标的结构方案及原理,使其能够进行静态、动态的参数测试,尤其是可见光和红外成像系统同时工作时各种参数的测试。在此基础上为建立测量基准的传递方法、形成系统的光电侦察平台总体检测技术提供必要的准备和基础。着重阐述了机载光电稳定平台的静态、动态时的角度测量方法,首次提出了一种利用光线对接方法,实现可见与红外同时测量。还提出了一种数学计算方法,通过两个角度的测量和空间矢量法计算,得出动态靶标的空间坐标,以此作为机载光电稳定平台的指向坐标的真值,并给出了动态靶标的静态与动态精度的标定方法。     

可调螺距螺旋桨单叶静平衡试验台研制

提出一种二次称重测量桨叶重心及不平衡力矩的方法,以提高桨叶静平衡的测量精度;基于所提方法进行双层结构的可调螺距螺旋桨单叶静平衡试验台设计,同时为保证试验台测量精度并扩大测量范围,采用响应面优化法对上层平台进行结构优化设计,以提高上层平台的刚度并减小质量;开发了一试验台样机并进行了实桨测量试验。结果表明：静平衡试验台具有较高的测量精度及重复精度,能够较好地满足可调螺距螺旋桨单叶静平衡试验的需求。     

以LIMS为核心的国家级气象计量平台设计

通过以LIMS为核心构建国家级气象计量平台,有效地解决了因人工的实验控制与业务管理限制了国家级主要计量平台的服务能力的这一问题,文章介绍了这一平台的基本结构以及LIMS在此平台中的核心作用。LIMS所形成的信息网络使其成为该平台运行、实现质量控制和用户提供服务的信息中心。     

虚拟轴机床定位方法

提出一种基于改进的多传感器一致性数据融合的虚拟轴机床定位方法,在虚拟轴机床动平台的位姿测量中使用了视觉技术与电子罗盘,解决了虚拟轴机床动平台上的主轴定位问题。此方法将虚拟轴机床各根杆上的编码器信息、视觉信息与动态惯性的测量数据进行数据融合,经过动态计算获得置信距离的关系矩阵,虚拟轴机床动平台的位置与姿态的精确定位得到了保证。经过一个单轴单方向的运动测量简化试验,将虚拟轴机床动平台6自由度位姿的测量作为研究对象,对其进行仿真试验。试验结果也表明了该定位方法有效可行。     

阵列式扰振力测量平台及其测量策略

为了测量大质量设备的多维扰振力,设计了一种基于传感器阵列式分布的多维扰振测量平台.该平台基于压电传感器采用了冗余式阵列的振动测量策略,解决了大负载及高刚度的测量要求,避免了结构耦合引入的测量精度损失.同时,为了克服阵列式测量引入的冗余测量误差,本文基于广义逆求解法进行测量精度优化,针对不同的被测振源选取不同位置的传感器...     

平台对角线快速调平的新方法

介绍了平台三点支承调平机理;分析了对角线测量的特性;推导了三点支承对角线测量时调平的计算公式;提出了平台对角线测量快速调平的新方法,这种方法适用于各种设备的调平.     

柔性夹具位移测量误差分析

通过对柔性夹具浮动平台转动和平移的分析研究，推导出浮动平台表面位移测量值与浮动平台实际位移的关系，据此关系式计算出实际位移的近似解。为尽量消除浮动平台实际位移与测量值之间存在的位移测量误差，在柔性夹具控制器设计中采取软件补偿方式保证控制精度。     

车载经纬仪的测量误差修正

载车平台变形会直接导致经纬仪方位旋转轴线产生倾斜,从而影响经纬仪的测角精度。为补偿测角精度,实现活动站测量,通过球面几何推导了平台变形对光电经纬仪测角误差影响的修正公式,利用光电轴角编码器精度高、采样频率高的特性,测量出经纬仪坐标系倾斜,经过坐标变换推导出经纬仪倾斜角和倾斜方向,该测量装置通过时统终端与经纬仪望远系统同时记录测角数据及倾斜数据,从而对测角误差进行修正。实验结果表明,该方法能够实时有效地补偿因平台变形而带来的测角误差,使经纬仪不落地测角精度控制在20″内,为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

自标定重载并联四维测力台测量机理与标定试验

面向航空航天领域对重载大测力面积多维测力台研发的迫切需要,为克服现有多维力传感器研制后均需繁冗的加载标定,采用提出的多维力传感器“自标定”设计理念,通过构建机械解耦测力分支并辅以并联正交分布结构,提出一种新型弱耦合自标定重载并联正交四维测力台构型。基于滚动摩阻理论分析与论证其解耦测量机理与自标定原理。在此基础上,设计并研制了该自标定重载并联四维测力台及其标定加载系统,标定试验结果表明,该四维测力台最大测量误差为0.62%,最大耦合误差为0.56%,论证了其解耦及自标定特性,从而为该自标定重载并联四维测力台的实际应用奠定基础,也为研制大量程重载并联多维力传感器提供了新思路。     

动压气浮马达轴承间隙测量设备

动压气浮陀螺马达轴承间隙尺寸是决定其运转性能的重要指标。为提高轴承间隙测量的精度和自动化程度,并实现快速批量测量,研制了一台动压气浮陀螺马达轴承间隙自动测量设备。采用外部加力方式,使转子体与定子产生相对位移,从而将内部气膜间隙转化为外部微位移。设备整体结构采用模块化设计理念,包括夹持模块、自动施力模块和位移测量模块。夹持摸块实现被测动压马达定子在两轴端的固定,采用柔性支撑方式有利于保护被测件和保证施加力的平顺性;自动施力模块主要由三维精密位移平台集成三轴测力传感器构成,测量时转子体与力传感器通过夹指连接,位移平台使转子体与定子产生相对位移,三轴测力传感器则实现施加力的精确控制和定子的调中心控制;测量模块由二维精密位移平台集成双电感测头构成,基于相对测量原理实现微小位移测量。实验表明:设备测量精度在0.3μm以内。该设备可以实现外力的可控连续加载,适用于批量测量。