单频激光干涉仪正交信号的高精度处理

为了提高单频激光干涉仪正交信号相位细分辨向的可靠性与重复性,本文在正交信号Heydemann误差模型和数字信号处理技术的基础上,提出一种结合误差修正和相位细分辨向技术的正交信号高精度误差补偿算法。该算法采用基于最小二乘法的矩阵运算计算正交误差补偿参数初值,通过迭代运算进一步提高补偿精度,并对修正后的信号构建了基于相位的细分辨向算法。最后通过MATLAB软件对该算法进行了验证。实验结果表明,上述算法可实现对正交信号误差的精确补偿,使测量精度可达亚纳米甚至皮米数量级,从而有效提高测量信号的解调精度。     

从熔体流动不稳定性谈纺十字形纤维喷丝板的设计

本文通过对喷丝板内熔体流动不稳定性的分析,提出了基于基本单元的纺异形丝用喷丝板的设计方法,为进一步的生产制造提供了参考依据,并设计制造了一种十字形纤维用喷丝板.     

椭圆底封头十字形挡板搅拌釜内流场研究

以底部椭圆形封头十字形挡板搅拌反应釜为研究对象,采用Fluent软件分析搅拌桨流型、离底高度、直径、底部加装挡板及其高度和长度对该搅拌釜内流场的影响,利用标准k-ε湍流模型对其在单相流体水中产生的流场进行模拟。开展搅拌轴转矩的试验研究,并与模拟值进行对比。研究表明,径向流搅拌桨更适合于底部加装挡板搅拌釜流场的研究。与六直叶圆盘涡轮搅拌桨相比,六直叶开启涡轮搅拌桨更有利于反应釜内物料的悬浮及混合。搅拌桨离底高度取0.7倍液面高比0.6倍更合适。搅拌桨直径越大,轴向速度越大,反应釜中心部位形成的螺旋向上轴向流越明显。在十字形挡板高度或长度固定时,搅拌桨下部区域中心部位的轴向速度比其他部位大,搅拌釜内上桨、下桨叶区将形成一个循环。同等条件下,随着搅拌转速不断增大,搅拌轴转矩随之增大。搅拌轴转矩的模拟值与试验值的相对误差在10%左右,两者具有很好的一致性。     

基于正交试验的非接触式激光测量的偏差源研究

基于非接触式激光测量仪Gapgun在实际测量车身匹配间隙面差时,测量角度、激光强度及车身颜色等因素,对测量精度具有重大影响,采用了正交试验法进行试验研究,获得了正交试验的最优结果,为企业实际应用提供了理论依据,具有一定工程应用价值。     

高精度一维标定装置控制系统设计

为解决在科学测量中标定装置的精度、稳定性等问题,设计了基于At89s52单片机的高精度一维标定装置控制系统.该装置主要用于自动检测微距变化与位置标定.装置由单片机、步进电机、驱动器和滚珠丝杠组成,通过单片机来驱动步进电机,带动滚珠丝杠的运动而使平台移动.通过系统设置可以控制分辨率的大小.介绍了如何通过单片机实现控制的过程,以及对在控制系统设计的同时遇到的问题进行了解决.通过量块对于该装置的检定,精度达到10微米级.相比于一些大型高精度测量仪器,具有成本低,人机界面良好等优点.之后将进一步通过计算机通信技术来对数据的输入,实现更高的智能化.在沉降监测领域中,该装置可以用来模拟沉降量,进而对实验进行评估.     

激光测量标定机器人坐标系位姿变换的正交化解算

针对大型装备智能制造中的机器人在线位姿激光跟踪测量与实时引导需求,提出了一种机器人坐标系与激光测量坐标系标定转换和解算方法。设计了基于距离原则的机器人末端光学工具中心点TCP(Tool Center Point)位置标定算法。通过运用空间点坐标重心化配置算法和基于罗德里格矩阵变换的最小二乘优化算法解算出了具有单位正交性的位姿变换旋转矩阵。进行了机器人坐标系位姿变换激光测量标定和优化对比实验,旋转矩阵初值和正交优化值进行点坐标转换后的综合RMSE分别为0.579 0mm和0.501 5mm。结果表明该方法能够有效改进姿态旋转矩阵正交性,并提高位姿变换解算精度。     

应用正交试验设计提高U形件的成形精度

回弹是Ｕ形件冲压成形的主要制造缺陷，严重影响零件的形状精度。在Ｕ形件成形过程中采用合适的变压边力是消除回弹的有效方法之一。然而，直到目前为止，仍无有效的方法来确定变压边力的形式。将正交试验设计方法和有限元软件相结合，对Ｕ形件成形过程中的变压边力形式进行了优化设计。将这种方法应用到ＮＵＭＩＳＨＥＥＴ＇９３的Ｕ形件成形中，经过优化的成形仿真结果无论是在防止破裂，还是在抑制回弹、提高成形精度方面都得到了很好的效果，并且采用这种方法还可以明显地减少有限元计算的次数、提高优化过程的效率。     

光电高精度全场形位检测系统的研究

介绍了光电高精度全场形位检测系统。系统以面阵CCD作为被测物体边缘图象的探测器件，应用激光衍射和囹象处理技术进杆被测物体边缘的精确定位，实现了高精度全场形位检测。该系统具有测量速度快，检测精度高及数据处理自动化等特点。     

激光涂层多冲碰撞疲劳强度的正交分析

对激光涂层零件进行多冲碰撞疲劳试验,并用正交方法对试验数据进行了分析。发现涂层材料对激光涂层的多冲疲劳强度起主要作用,基体材料次之。涂层厚度对疲劳强度的影响随循环次数的增加而减小。     

基于正交试验设计的45钢激光表面强化工艺优化

利用激光表面重熔强化技术对45钢表面进行重熔处理,以显微硬度和磨损率为考察指标,采用正交试验方法考察激光功率、扫描速度、光斑直径和脉宽4个参数对45钢表面综合性能的影响。结果表明:4个参数对45钢表面综合性能的影响作用由主到次的顺序依次为激光功率、光斑直径、扫描速度、脉宽;最优的激光表面强化工艺参数为激光功率650 W,扫描速度100 mm/min,光斑直径4 mm,脉宽2.4 ms。利用硬度测试仪和摩擦磨损试验机,对采用最优的激光表面强化工艺参数制备的试样的显微硬度和磨损率进行测试,结果表明:采用优化参数制备的试样的激光强化层硬度值分布较为均匀,且硬度值也较高,且与优化前试样相比磨损率明显降低;优化前试样磨损机制为疲劳磨损、磨粒磨损、黏着磨损,优化后试样磨损表面仅有一些微小的划痕,耐磨性能明显改善。     

采用高精度自动定心机构的大尺寸内径测量

圆心定位精度是非接触式大尺寸内径自动测量系统的重要参数,高精度圆心定位是提高系统测量精度的关键。研制了具有高精度自动定心机构的大尺寸内径测量系统,利用双椎体主轴同步定心方法实现测量系统在被测轴孔内高精度自动定心,并通过调节定心支撑臂长度提高圆心定位精度。利用最小平方中值法剔除粗大误差,再利用最小二乘法拟合测量结果,提高了内径拟合精度。使用设计的大尺寸内径测量系统样机对内径直径582 mm的标准环规进行测量,并在大型工件加工现场进行了验证。实验结果表明,本系统的圆心定位精度可达0.012 8 mm,内径和圆度的测量精度可达0.001 mm,标准环规测量重复性稳定在0.006 mm以内,现场测量重复性稳定在0.007 mm以内,能够正确反映大尺寸轴孔的内径和圆度参数,满足测量要求。     

高精度激光通信小卫星星座仿真平台设计

针对小卫星星座中卫星间激光通信的要求,提出了一种高精度激光通信小卫星星座仿真平台,该平台由两个模拟卫星和一个控制中心组成.模拟卫星以高精度三轴气浮转台为卫星平台,由星务计算机和各种星上姿态敏感器及姿态执行器构成,高精密气浮转台为卫星提供仿真工作环境,星务计算机、姿态敏感器及执行器为卫星平台实现高精度的指向提供了保障.该仿真平台可根据任务需要进行双星主从控制、双星协同控制、三星主从控制、三星协同控制和单星故障控制仿真,仿真结果表明,提出的仿真平台可以满足小卫星星座激光通信的要求,为下一步深入研究小卫星星座激光通信及小卫星星座智能控制技术提供了参考依据.     

一种高性能单精度浮点基-3蝶形运算单元的设计与实现

在分析现有蝶形计算单元算法的基础上,提出了一种有效的适用于基-3快速傅里叶变换(FFT)的单精度浮点蝶形计算单元流水设计方法。首先,应用Cooley-Tukey算法推导出了基-3蝶形单元的简化公式;然后,通过引入最小资源固定乘数乘法算法,把蝶形计算单元中和3点DFT矩阵的浮点复数乘法转化为有限的定点加法计算,结合经典单精度浮点乘法和加法结构实现了基-3FFT蝶形单元的设计。相比于传统算法结构降低了浮点操作的占用,节省了实现中需要的硬件资源。仿真实验和工程应用的结果表明,不论相比于通用机的软件实现还是其他硬件实现结构,提出的设计都能在满足计算精度的基础上保证系统计算的实时性。     

高精度超声波辅助珩齿装置设计

分析了超声波珩齿装置中轴承的径向误差造成的珩齿轮径向偏差的大小;列出了珩齿轮相对于被加工齿轮的几种偏差形式,并给出了这几种偏差造成被加工齿轮的径向误差、公法线长度的变化、接触线方向误差、齿轮螺旋线误差和齿的锥度误差的计算方法.     

高精度丝杠动态检测装置的设计

丝杠是机械传动中重要的传动部件,其自身精度往往对整个装置的精度起着决定作用,因此,丝杠精度的检测有着极其重要意义。以往的测量方法精度不高,测量效率低。针对上述问题,该文提出了一种新的动态测量方案,利用双频激光干涉仪作为长度测量基准,PC机作为信息处理工具,能够对环境、热胀冷缩因素造成的偏差进行补偿,有效地提高了测量精度和测量效率。     

高功率激光装置中靶的定位调试

为了提高高功率激光装置中靶定位调试的效率和精度,提出了一种仿真初调和实验误差分析相结合的靶定位调试方法。该方法采用3-CCD传感器进行定位监测,利用OpenGL成像技术实现CCD仿真图像的采集,并对目标靶、送靶机构等进行虚拟构建。基于仿真实验分析了实际系统中靶定位的误差来源,包括图像检测误差、3-CCD传感器的装校误差及送靶机构的定位误差等。靶定位算法的调试和初步验证在仿真系统中独立进行,实现了理想条件下的零误差定位调整;调试后的算法在实际系统中的靶定位精度小于±5μm,角度误差为±0.015°。由于仿真初调可脱离实验平台进行,故有效地提高了工程效率。提出的调试方法在实际系统中的定位精度满足高功率激光打靶的要求。     

高速精密平面定位机构的设计与应用

面向先进电子封装等领域对高速精密定位机构的需求，结合两种新型平面定位机构，对直接驱动并联机构的运动弹性动力学建模与仿真、基于扰动观测器的控制策略进行了研究。     

原位叶绿素a精密测量方案设计

叶绿素a原位监测在海洋生态系统健康评估与碳循环过程研究中有重要价值。设计了一套原位叶绿素a的精密测量方案,以交流调制检测为基本方法,开发了交流模拟放大通路,使用开关检波系统完成最后的检波。噪声测试实验表明系统电流分辨力达到186.27 fA。通过仿真和对比实验证明了开关检波系统具有很强的频率选择特性,在系统噪声抑制方面起重要作用。标准叶绿素标定实验表明在0～30μg/L内系统线性度良好,用直线拟合R2=0.998 5,检测灵敏度S=0.008 1μg/L,满足使用需求。     

高精度轨道调节锁紧机构设计

针对拖曳水池高精度轨道的调节锁紧问题,对轨道调节范围、轨道直线度和水平度调节机构以及调节支座的固定3个方面进行了研究。运用三维设计软件CREO2.0,建立了斜块式调节锁紧机构及分离式调节锁紧机构的三维模型。基于建立的三维实体模型,对以上两种调节锁紧机构的工作原理进行了说明。通过对横向和垂向调节范围、横向调节锁紧力、垂向调节锁紧力及锚固进行理论分析,提出了在高精度、高速度和动载荷轨道设计施工中宜采用分离式调节锁紧机构,而不宜采用斜块式调节锁紧机构。实际应用结果表明,分离式调节锁紧机构在轨道精度、轨道稳定性、后期维护等方面均优于传统的斜块式调节锁紧机构。     

一种高精度生物电阻抗测量系统的设计

设计了一种生物电阻抗测量系统，用于无创测量颅内血肿、水肿引起的电阻抗变化。该系统采用直接数字频率合成技术（DDS）设计高精度、频率可调的正弦激励电流源，采用正交序列数字解调法提取电阻抗的信息，并对解调结果进行软件补偿。所实现的电阻抗测量系统可工作于5～300kHz，在全频率范围内，系统具有80dB以上的共模抑制比（CMRR），对100Ω电阻的相对测量精度达到-90dB。采用颅内注射50μl自体血的方法，建立大鼠颅内出血动物模型，初步的动物实验表明，该系统可以检测到相应的电阻抗变化。