高精度平面光栅尺测量系统的模型设计与安装误差分析

本文分析了高精度平面光栅尺的测量原理,推导了工件台坐标系的位置关系,利用读头光束与光栅平面的几何关系,建立光斑位移与工件台位置的关系,实现了将平面光栅尺测出的莫尔条纹数转化为工件台的位置信息。平面光栅尺测量系统在安装过程中,读头和光栅均存在沿X方向、Y方向上的平移偏差和绕X轴、Y轴和Z轴的旋转误差,本文利用组合分析的方法,推导出模型约束出安装误差的最大范围。通过仿真分析可知,模型设计精度要求为1×1010m时,读头平移误差范围在-1×10-3m～1×10-3m、读头旋转误差的范围-8×10-4rad～8×10-4rad、光栅旋转误差的范围为-1×10-4rad～1×10-4rad下,可以满足相应的设计指标,为实际的工程应用提供有效的理论依据。     

光栅复制拼接光路中入射光角度对拼接误差的影响

设计了一种基于干涉检验法的复制拼接光栅测量光路。针对光栅复制拼接光路中入射光角度难以精确测量的问题,分析了光栅拼接实验中入射光角度对光栅拼接的影响。建立了光栅拼接误差模型,分析了五维拼接误差的容限要求。按照光栅复制拼接光路的要求,设计了一种干涉仪角度调节装置。根据误差模型和拼接光路分析了500mm×500mm大尺寸中阶梯光栅复制拼接光路中入射光角度误差与拼接误差的关系。结果显示:入射光角度误差为1°,拼接光路中绕x轴,y轴的转动误差Δθx,Δθy和沿z轴的位移误差Δz的计算值与实际值之间分别相差0.002 1μrad,0.003 3μrad和0.348 2nm时,引起波前差为2.590 1nm。根据这一计算结果,给出了干涉仪角度调节装置的设计指标,即设置角度调节分度为0.1°时,可满足大尺寸光栅复制拼接要求。     

一种电动式ATOS扫描与测量平台的设计

根据ATOS三维扫描仪的扫描工作原理,提出了一种适合于ATOS扫描仪扫描的电动式5自由度扫描平台的设计方案,并对该扫描平台进行了详细的造型设计.设计完成的扫描平台上的基准盘可以沿X、Y、Z轴平移,绕Y轴摆动±75°和绕Z轴旋转360°;在ATOS扫描仪镜头不移动的情况下,实现被扫描物体在任意姿态下的扫描以及任意形状物体的扫描测量.     

莫尔条纹的光学原理

一、莫尔条纹的形成1.概述当二块周期为P=f(x)的光栅面对面叠合、并使栅线以微小角度0交叉时,在交叉角的角平分线上便出现周期为MP的亮度变化花样,通常叫做莫尔花样。光栅为等间隔时,莫尔花样的等亮度线为一直线并与交叉角的角平分线垂直;随着光栅之间(沿X方向)的相对位移,等亮度线则沿着角平分线移动,这便是典型的横向莫尔条纹(见图1)。莫尔条纹的形成原理可有不同解释:一     

基于模拟退火算法的数控机床热误差补偿方法

为提高数控机床的精度,基于模拟退火算法设计数控机床热误差补偿方法,分别建立机床内部零件沿X轴、Y轴、Z轴方向做平移与旋转运动时的变化矩阵,计算电动机与轴承的发热量,二者相加后就可以得到高速运动下机床发热量。基于模拟退火算法建立热误差偏移补偿模型,获得系统温度的状态参量,得到温度下降后求和单元的传递函数,计算偏移补偿模型内X轴、Y轴、Z轴上经过多次迭代后的位置。设计数控机床热误差补偿算法,得到数控机床热误差补偿结果。实验结果显示,该数控机床在Y轴上的热误差值较小,但是在X轴与Y轴上的热误差较大,经过误差补偿后,其热误差分别降低至1～2 m m和0～1 m m,可见该热误差补偿方法效果较好。     

基于多体系统理论的螺旋锥齿轮误差齿面建立与分析

根据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模型,并仿真了砂轮主轴分别沿X、Y轴平移和绕C轴旋转时,螺旋锥齿轮理论与误差齿面.仿真结果表明,砂轮主轴绕C轴旋转对齿面误差影响较大.文章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.     

数控磨削加工大型球面

受机床结构限制，普通磨床不能磨削如图1所示的球体零件，更难以磨削高精度的球面。但在实现球体零件绕X轴即球体自身轴线旋转的同时亦绕Z轴旋转时，只要控制高速旋转的砂轮，沿Y轴方向上进行球体径向的直线进给，即可满足球体零件的加工所需。     

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.     

赫克开发5轴控制MC

正美国赫克公司(Hurco Companies)开发出操作性出色的5轴控制型立式加工中心(M C)"VCX600i"。该加工中心提高操作人员对机身的接近性,同时使编程变得更加简单。VCX600i采用安装刀具的主轴沿X(横向)、Y(纵长方向)、Z(垂直方向)3轴移动,而工作台沿A轴转动(倾斜)并沿C轴旋转的构造。工作台采用接近悬臂式的耳轴工作台。使耳轴工作台绕A轴旋转的驱动部位于机身后侧,     

静电悬浮加速度计轴间耦合误差角的在线测量

静电悬浮加速度计轴间耦合误差角与悬浮质量块的平行度误差有关,而常规方法很难测量其大小和方向,故本文提出了一种变预载轴间耦合误差角在线测量方法。通过分析悬浮质量块平行度误差、耦合误差角、姿态角与静电力耦合的关系,推导了变预载法进行在线耦合误差角精确测量的原理和公式。设计了静电悬浮加速度计原理样机,并利用该样机对提出的测量方法进行了实验验证。实验测得X向对Y/Z向耦合误差角分别为-5.10×10-4 rad和2.36×10-5rad,与理论分析相符。该方法同样适用于Y向对X/Z及Z向对X/Y的耦合误差角的在线测量。上述结果表明该方法可以有效、精确地完成静电悬浮加速度计不同轴之间耦合误差角的在线测量。