基于迈克尔逊干涉仪的斜率与形状测量系统

运用迈克尔逊干涉仪的原理,可以十分容易地建立实时错位散斑斜率测量与条纹投射三维形状测量系统.通过一个压电陶瓷相移器,还能够在错位散斑斜率测量与条纹投射形状测量方法中实现自动相移技术下的相位测量.经过去除噪声、试验结果的计算机自动评价,测量数据的质量明显提高.使用这些技术,比较成功地完成了两项测试实验铝合金蜂窝板结构的内部缺陷检测和牙齿咬合面的形状测量,并给出了相应的实验结果和结论.     

基于形状谱的平面四杆机构神经网络轨迹设计法

提出用图像形态学与神经网络相结合的方法进行平面四杆轨迹机构的优化设计。利用数学形态学结合图像处理，提取平面连杆曲线的形状谱特征参数，并构建曲线形态的识别、比较方法；再在曲线识别比较的基础上，提出了平面四杆轨迹机构的神经网络综合法，并用实例验证了方法的有效性。     

汽车车轮形状误差的测量和分析

介绍了汽车车轮径向跳动和轴向窜动误差的测量原理和数据处理方法。由计算机控制的半自动测量台,测量及数据处理速度快,精度高,系统性能稳定。     

基于机器视觉复杂形状工件的非接触测量方法

介绍一种利用机器视觉技术完成复杂形状工件断面尺寸检测的非接触测量方法,该方法利用数字图像处理算法对高分辨率CCD器件采集的工件断面图像进行处理,可实现多品种工件的多参数自动测量。通过系统结构和工作过程分析了影响测量精度的因素。     

直线电机气浮精密平台的设计与控制

高精度综合测量仪在工作中要求达到亚微米级的运动精度,为此建立了X Z直线电机气浮精密运动平台,对气浮导轨设计、直线电机控制等关键技术进行了研究.采用有限元设计法设计了气浮导轨,实验结果表明,采用该方法设计的气浮导轨具有较高的承载能力和刚度.提出一种改进的PID控制策略,从而改善直线电机运动平台的抗干扰能力,并使其获得较高的稳态位置精度.实验结果显示,在采用这种控制方法后,直线电机气浮精密平台的定位精度可达到0.5μm.     

直线电机驱动的H型气浮导轨运动平台

建立了双边直线电机驱动的H型气浮精密定位平台,对该精密定位系统的气浮导轨设计方法和双边直线电机同步运动控制等关键技术进行了研究。利用有限元法设计了气浮导轨,分析了气膜压力场的分布情况,采用预加载技术提高气浮导轨的承载能力和刚度等性能。静态特性实验表明,开发的定位平台气浮导轨具有较高的承载能力和刚度,X、Y导轨的竖直方向静刚度为276.9 N/μm和333.3 N/μm。设计了基于同步速度偏差的改进型并联结构同步控制器,采用模糊控制实现PID参数的自适应在线整定。运动实验表明,改进的控制器具有较高的同步控制精度,速度同步精度比一般同步控制提高了3倍多,适合于具有强机械耦合的多电机同步运动控制。H型直线电机气浮定位平台具有承载能力强、精度高的优点,可以用于光刻机和光学检测等精密工程领域。     

基于形状特征的管路接头测量和三维重建方法

针对复杂管路系统中的接头同步测量和三维重建的难题,提出一种基于形状特征的管路接头测量和三维重建方法。该方法通过接头CAD模型边缘轮廓和实物图像边缘轮廓进行形状特征匹配来实现接头空间位姿的测量。首先通过建立虚拟相机"视点球"获取接头CAD模型边缘轮廓的投影图像,经过金字塔分层组成接头的形状特征图库;然后与获取的接头实物图像边缘轮廓进行对比匹配;最后利用最小二乘法迭代求解接头的空间位姿,并重建接头的三维模型。开发了管路多目视觉测量系统并进行了接头位姿测量和管路三维重建实验,实验表明该方法的接头测量和三维重建时间可控制在1min内,位置误差为0.654mm,姿态误差为0.73°,测量和重建的效率与精度满足工程要求。     

复杂形状刀具设计的三维可视化

根据复杂形状刀具的设计要求 ,建立了复杂形状刀具的数学模型 ,并以此为基础 ,利用Matlab平台实现了复杂形状刀具设计的三维可视化     

高速运动测量机的研制与试验

为了对高速运动测量装置进行校准,研制了一种闭环控制的高速运动测量机,该测量机可根据需要设定运动参数,按照正弦波和三角波速度曲线进行高速运动。高速运动测量机采用了花岗岩工作台和空气静压导轨技术,其高速驱动控制系统采用直线电机和PMAC运动控制卡,并以反射式钢带光栅作为位移检测和反馈控制传感器。采用铷原子钟作为控制数据采集的时间基准,通过精密时间间隔发生器同步控制基于现场可编程门阵列(FPGA)的高速数据采集系统,实现对位移的高速数据采集。试验表明,采用正弦波和三角波速度曲线进行高速运动时,高速运动测量机在300mm行程的速度已分别达到5.3m/s和7.6m/s,最大位移跟随误差分别为-1.56～1.01mm和-1.41～2.23mm。该测量机可用于高速运动装置的校准测量。     

大直径内孔自动测量机构倾斜度测量研究

为了实现对大直径内孔自动测量机构倾斜角度的连续、自动测量,建立了倾斜度测量系统.系统主要由半导体激光器、光学系统与位置敏感探测器(PSD)等元件组成,以激光光束和光学系统光轴分别表征被测机构的参考轴线与大直径内孔的轴线,同时PSD测量经过光学系统折射后激光光点的位置,由此测量两轴线构成的夹角,确定机构倾斜程度.论文分析了系统的测量误差,并进行了相关的实验,对测角误差进行校正,结果表明:系统的测角精度为±0.02°,分辨率为0.000 3°.系统稳定可靠,能够基本满足测量机构在大直径内孔中倾斜度测量的要求.     

基于机器视觉的机械零件测量技术

应用IMAQ Vision软件构建的机械零件测量系统将机器视觉技术和虚拟仪器技术结合在一起，对各种机械零件进行快速准确的在线测量。这里以齿轮为例介绍了测量的技术路线。测量系统综合应用LabVIEW和它的企业链接、信号处理等工具包，将被测对象的图像和数据直接融合到企业的信息流之中。     

悬臂式测量机测量不确定度分析与验证

针对在某五轴数控机床加工现场有限空间限制下,复杂结构工件的原位在线测量问题,设计了一种悬臂式坐标测量机.根据不确定度评定准则,分析了影响测量机测量不确定度的因素,提出了从理论上估计所设计结构形式测量机测量不确定度的方法,并从机构运动误差、机构变形以及温度等方面对测量机的测量不确定度进行了估计.实验结果显示,测量机的测量误差均小于测量指标所要求的测量不确定度.     

小模数齿轮单面啮合测量机的研制

小模数齿轮因几何与机械性能的限制,传统的单向驱动式单面啮合测量技术一直未能在其测量中得到应用.针对此问题,提出了"双向驱动"式单面啮合测量新原理,基于该原理研制了小模数齿轮单面啮合测量机.重点介绍齿轮单面啮合测量新原理、测量机的组成及关键技术.在结构设计方面,采用两轴系平行但不在同一端的结构布局,利用两伺服电机同步驱动实现两轴系的主动回转,通过微角度测量装置获取测量齿轮相对其轴系的微转角差,开发无线传输技术进行信号采集.在软件设计方面,基于Microsoft Visual C++6.0开发了小模数齿轮单面啮合测控软件.实际测试表明,该测量机能实现小模数齿轮的快速测量.     

基于RBF神经网络的虚拟轴机床末端刀具运动位姿实时检测研究

实现虚拟轴机床末端刀具位姿的实时检测目前仍然是虚拟轴机床在数控加工领域实现高精度控制和产业化的障碍之一。针对六自由度虚拟轴机床的末端刀具位姿检测进行研究。首先对虚拟轴机床进行运动学分析,然后以虚拟轴机床末端刀具的位姿逆解作为神经网络的训练样本,构建结构自适应确定的RBF神经网络,实现虚拟轴机床从关节变量空间到工作变量空间的映射,最后利用已训练好的RBF神经网络实现虚拟轴机床末端刀具位姿的实时检测。实验结果表明:利用该方法实现虚拟轴机床末端刀具运动位姿的检测不仅具有可行性,而且具有较高的检测精度,为虚拟轴机床末端刀具的直接闭环高精度控制奠定了基础。     

一种精密测量用立柱气浮导轨的设计

针对立柱导轨的结构形式,分析了气体阻塞条件,给出了气体压力分布示意图,根据导轨尺寸计算出了其承载力和刚度,经实践证明满足了仪器的精度要求。     

基于E-SPCM的直线电机动子位置高精度测量方法研究

针对直线电机动子位置测量,引入一种基于扩展采样相位相关法(E-SPCM)的亚像素位移图像检测方法,以提高测量精度和抗干扰性。首先建立了直线电机位置检测系统,通过高速相机实时采集条纹图像序列;其次对条纹图像进行边缘特征提取,利用相位相关得到相邻条纹图像的互功率谱,即动子位置的整像素位移;进而对整像素邻域的互功率谱进行上采样相位相关计算,实现高精度的亚像素位移测量,进一步由系统标定得到实际位移值。对比传统相位相关算法,所采用的方法能够提高测量精度且有很好的噪声抑制性能,最后搭建了实验检测平台,验证了算法的有效性。     

超精密机床径推一体式空气静压轴承的静态特性(英文)

提出了一种新的径推一体式静压主轴支撑方式来优化机床主轴系统性能,以满足超精密飞切机床对气体静压轴承高刚度的要求.采用计算流体力学和有限体积法对气体静压轴承气膜内部的流场与压力场进行仿真,并研究其静态特性.为提高计算精度,完成了轴承宏观尺寸与气膜厚度相差几个数量级时气膜厚度方向2 μm间距的网格划分.仿真结果表明,在偏心状态下由于气膜压力的变化使节流孔气体流速在1～200 m/s内变化,机床所采用径推一体式轴承静态刚度达到3 508 N/μm.研究表明,通过增大轴承的供气压强和减小节流孔的直径可改善轴承的静态性能进而提升机床性能.     

基于SVD的直线电机动子位置的高精度测量方法

针对直线电机动子位置测量的高精度和实时性要求,提出了一种基于奇异值分解(SVD)相位相关算法的高精度图像测量方法。通过直线电机动子上的高速相机采集相邻栅栏图像,采用单行抽样栅栏条纹数据,再利用相位相关技术得到相邻栅栏图像的相位相关矩阵,进而利用SVD得到水平位移相位矢量。通过相位解缠算法和最小二乘法线性拟合得到二幅栅栏图像的亚像素位移量,将相邻栅栏条纹的像素位移值和动子实际位移进行标定,结果用于直线电机动子位置测量系统标定。并且进行傅里叶变换前采用Hanning窗抑制频谱泄露,提高匹配精度。实验结果表明,该直线电机动子位置的亚像素测量方法可以满足实时性和高精度测量要求。