非对径安装双读数头圆光栅偏心测角误差修正

圆光栅安装偏心引起的测角误差是影响圆光栅角度测量精度的关键因素,而对圆光栅安装偏心引起的测角误差进行修正是提高圆光栅测角精度的有效方法.本文分析了圆光栅安装偏心与测角误差之间的关系,建立了基于双读数头的圆光栅偏心测角误差理论模型,提出了一种基于非对径安装双读数头的圆光栅偏心测角误差修正方法.仿真及实测试验表明,在双读数...     

圆光栅角度传感器偏心误差的分析与补偿

偏心误差是圆光栅角度传感器测角误差的主要来源之一。 通过推导偏心误差的表达式及其三角级数展开,提出了使用 对径双读头可以测量偏心参数并补偿偏心误差,因此设计了利用改进的粒子群算法从双读头计数值中拟合得到偏心参数的流 程和一种基于区间转换和两级查找表的现场可编程门阵列(FPGA)偏心误差实时补偿模块,使得在标定得到偏心参数后,在设 备中仅使用单个读头就能实现与双读头几乎相同的测角精度,节省了成本。 实验分析表明,对于实验中用到的单圈 320 000 计 数值的编码器,在误差补偿前,单读头计数值与双读头计数均值之间最大相差 109,即偏心误差最大可达 0. 06°,显著影响测角 精度;而在误差补偿后,二者最大相差 6,平均仅相差 1. 46,这验证了提出的误差补偿方法可以有效代替双读头的使用。     

圆光栅配合自准直仪测量主轴径向运动误差

提出一种在线非接触式测量主轴径向回转误差的方法,为验证其准确性,搭建了主轴回转误差测量装置并进行了比对实验。该方法主要由圆光栅、读数头、环形平面镜以及激光自准直仪组成。首先,将圆光栅及环形平面镜安装在主轴上,并在双顶尖装置中将光栅安装偏心误差和平面镜与主轴不垂直误差进行标定。然后,将主轴安装在转台上,双读数头对径安装,自准直仪安装在平面镜下方。在主轴回转过程中,双读数头圆光栅可以测得主轴径向运动误差,自准直仪可以测得主轴径向运动误差方向上的偏摆角误差。最后,根据主轴上一点的径向运动误差及其在此方向上的偏摆角误差便可以计算出主轴轴向各个点的径向回转误差。设计了比对实验,结果表明在主轴径向回转误差为±12μm时,本方法与传统单向法比对残差在1μm以内。本文提出的主轴径向回转误差测量方法可以应用到精密主轴回转类装置中,实现在线检测主轴径向回转误差的目的。此外,该方法无需采用标准球,不受轴表面粗糙度、圆度等的影响。     

一种闭环控制圆光栅角度分度测量装置

研制闭环控制的用于角度标定与测量的分度装置,该装置以永磁直流力矩电机驱动精密轴系主轴的运转带动角度分度盘的转动,以圆光栅测量系统检测主轴的转动角度.由电流环、速度环和位置环组成的闭环控制系统实现零误差分度定位控制.研究圆光栅测量信号处理中信号细分形成的系统非线性误差对分度精度的影响,建立误差修正模型.经检定,系统在±5°的角度范围内分度精度达到±0.2",定位重复性0.06".     

基准圆光栅偏心检测及测角误差补偿

为了修正关节测试平台中由圆光栅安装偏心所产生的测量误差,建立了圆光栅偏心测角误差补偿模型并对安装偏心检测方法进行研究。首先,根据圆光栅测角与偏心参数间的几何关系,推导出圆光栅测量误差补偿模型。然后,描述了采用双读数头对比接收正弦信号间相位差,检测偏心参数的方法和原理;通过合成信号的李萨茹图形,检测出关节测试平台内圆光栅的偏心距及偏心方向。最后,根据所推导的偏心测角误差补偿公式对测试系统进行修正。对比实验结果表明:修正后的圆光栅测角精度大幅提高,测量精度提高了近5倍,满足关节测试平台的测量精度要求。     

圆光栅刻划偏心分析与调整

本文通过对圆光栅刻划偏心与莫尔条纹图案特性之间对应关系的分析讨论,提出了在圆刻机上调整刻划偏心大小及方向的具体方法。     

圆光栅结构参数误差分析

以关节测试系统为研究对象,为了避免系统中由于圆光栅编码盘偏心安装所引起的测量误差,基于Renishaw圆光栅安装要求,列举了引起偏心误差的结构参数,分析了各结构参数对圆光栅安装位姿的影响,通过分析和计算对各结构参数进行了误差分配。最后通过实例计算,验证了误差分配的合理性,得出在满足圆光栅安装条件的前提下,各结构参数所允许的误差范围。实现了通过控制各结构参数误差,确保圆光栅达到安装要求,避免偏心安装引起较大偏心误差。     

图像式角位移测量的光栅偏心度监测系统

图像式角位移测量装置中,光栅的安装偏心标定结果直接影响着角位移测量的精度。为此,本文设计了一种用于调试图像式角位移测量装置光栅偏心度的系统。首先,根据图像式角位移测量机理,提出了基于线阵图像传感器的标定光栅偏心度监测原理;然后,在图像传感器上建立了偏心调试监测信号的模型,并提出存在偏心时偏心监测信号的变化机理;最后,对某型号角位移测量装置进行了实验,并给出了调试建议。实验表明,经过调节误差均方差由1017″降低到12.8″。本文设计的偏心监测系统能够实现对标定光栅的高精度安装调试,提高了图像式角位移测量装置的批量生产效率。     

圆光栅精度及均匀性研究

圆光栅已经普遍用于高精度角度仪器作为定位基准，然而要研制得到超高精度圆光栅，必须要精度高，均匀性好，两者缺一不可［1］，本文研究达到二者全优。     

圆光栅均匀性误差研究

圆光栅均匀性误差是圆光栅质量的重要指标之一,本文详细论述了圆光栅均匀性误差,并且提出了几种减小或消除这一误差的措施。     

寄生式时栅传感器自标定方法研究

研究寄生式时栅传感器自标定方法,对解决寄生式时栅的现场标定基准和精度保持具有重要理论和实践意义。将圆周封闭的自然基准转移到定角的比较值中,再利用傅里叶级数性质将定角平移到幅值和相位中,建立了测量值和误差之间的内在联系,从而建立自标定模型。在此基础上进行了实验研究,并与光栅数据进行比对测量来检验自标定的精度,最终获得优于6″的自标定精度。该方法实现了角位移传感器双读数头的自标定,使用条件宽松,与其他方法相比更易于实现生产现场的应用。     

Vibration of circular plate with multiple eccentric circular perforations by the Rayleigh-Ritz method

The free vibration of a circular plate with multiple perforations is analyzed by using the Rayleigh-Ritz method. Admissible functions are assumed to be separable functions of radial and tangential coordinates. Trigonometric functions are assumed in the circumferential direction. The radial shape functions are the boundary characteristic orthogonal polynomials generated following the Gram-Schmidt recurrence scheme. The assumed functions are used to estimate the kinetic and the potential energies of the plate depending on the number and the position of the perforations. The eigenvalues, representing the dimensionless natural frequencies, are compared with the results obtained using Bessel functions, where the exact solution is available. Moreover, the eigenvectors, which are the unknown coefficients of the Rayleigh-Ritz method, are used to present the mode shapes of the plate. To validate the analytical results of the plates with multiple perforations, experimental investigations are also performed. Two unique case studies that are not addressed in the existing literature are considered. The results of the Rayleigh-Ritz method are found to be in good agreement with those from the experiments. Although the method presented can be employed in the vibration analysis of plates with different boundary conditions and shapes of the perforations, circular perforations that are free on the edges are studied in this paper. The results are presented in terms of dimensionless frequencies and mode shapes.     

一种基于无衍射光栅的三角测量的定标方法

基于光栅的三角测量方法是将光栅投射到被测物体表面,CCD接受由于物体表面高度起伏产生的变形光栅像,根据光栅变形量与高度的关系,恢复被测物体的三维形貌。提出了一种基于无衍射光栅的三角测量的定标方法。该方法通过空间坐标变换,方便地求出摄像机的内外参数,从而获得被测物体的三维信息。     

基于圆形标志点的全自动相机标定方法

相机标定是2D图像重建3D测度信息的关键步骤,也是一项耗时的任务,由于标定过程中经常需要人工寻找对应点.本文提出了一种基于圆形标志点的全自动相机标定方法.首先,在传统圆形标志点模板的基础上增设了5个方位圆.然后提出了新标定板下图像特征点的自动检测和匹配算法.匹配结果直接作为Zhang的算法的输入,从而计算出相机内外参数,避免了标定过程的人工干预.最终实验结果显示了所提方法在不同场景和光照条件下的自动性和正确性.     

时栅数控转台空间回转位置预测方法研究

时栅传感器利用时空变换技术将空域信息变换到时域,以时间测量空间位移.为了研制高精度时栅数控转台,减少动态位置反馈误差,提出了一种回转位置预测测量新方法,利用时空变换技术将时域信息返回到空域.利用时间序列理论对时栅测量值进行建模,从而预测出数控转台未来一段时间内的位置值,并利用当前测量值对前一次的预测误差进行实时修正.介绍了测量数据建模方法和预测系数估计算法.为了验证位置预测方法的有效性,设计了一套动态实验系统.实践证明,数控转台的角位移预测误差为±2″,实现了精密位置预测.     

凸面光栅成像光谱仪的光谱定标

为了对自主研发的凸面光栅成像光谱仪进行光谱定标,基于单色准直光定标法设计了一套由单色仪和平行光管组成的光谱定标系统.采用自行研制的光谱定标数据采集软件及数据处理软件对凸面光栅成像光谱仪进行了光谱定标及定标数据分析.定标结果显示:该定标系统结构紧凑、通用性强,具有较高的定标精度,其光谱范围大于400～800 nm,光谱分...     

光栅成像光谱仪图像畸变校准方法研究

成像光谱仪是一种"图谱合一"的光学遥感仪器。光栅型成像光谱仪由于原理简单,性能稳定,技术发展成熟等优点得到了广泛的应用。光栅成像光谱仪中不同采样步长的选择及不合理的拼接方法会导致目标图像(分划板图像)的畸变,会使原来分划板图像中的正方形发生不同程度拉伸或者压缩成为矩形。现采用He-Ne激光器确定成像光谱仪的通带宽度,并利用低压汞灯进行波长定标,确定特定波长所对应的像元数,通过基于区域和小波变换的拼接方法完成目标图像,从而对目标图像的畸变进行校正。实验证明,可以使畸变量相比原始块匹配拼接方法减小一个数量级。     

New method for computer numerical control machine tool calibration: Relay method

Relay measurement method, which uses the kilogram-meter (KGM) measurement system to identify volumetric errors on the planes of computer numerical control (CNC) machine tools, is verified through experimental tests. During the process, all position errors on the entire plane table are measured by the equipment, which is limited to a small field. All errors are obtained first by measuring the error of the basic position near the original point. On the basis of that positional error, the positional errors far away from the original point are measured. Using this analogy, the error information on the positional points on the entire plane can be obtained. The process outlined above is called the relay method. Test results indicate that the accuracy and repeatability are high, and the method can be used to calibrate geometric errors on the plane of CNC machine tools after backlash errors have been well compensated. __________ Translated from Journal Huazhong University of Science and Technology (Nature Science Edition), 2005, 33(11): 60–62 [译自: 华中科技大学学报(自然科学版)]     

一种快速分光光度计光栅参数的选择

介绍了快速分光光度计的组成 ,简述了光栅单色器的能量分布及其主要指标——色散 ,根据单色器光栅能量分布和该分光光度计的光谱范围进行光栅参数选择。使用这种方法选择的光栅完全满足快速分光光度计性能指标要求。