时栅角位移传感器误差分离与建模方法研究

为实现时栅角位移传感器的误差分离,进而对其误差进行修正,提高时栅角位移传感器的测量精度,采用多路信号叠加原理,针对时栅角位移传感器的定子和转子在加工过程中存在的误差进行分离,消除了大部分的长周期误差,并对分离出来的误差成分进行谐波分析,建立误差修正模型,利用该模型对时栅角位移传感器的定子和转子的线槽分度误差进行修正,修正后的场式时栅角位移传感器的测量精度显著提高,精度优于±2"。实验证明,这种误差分离的方法对消除圆周分度误差十分有效,所建立的误差修正模型对传感器误差修正效果明显。     

基于电容传感器的大型工件圆度误差测量系统

轴类回转工件的圆度误差是衡量机床加工水平的重要指标.针对大直径轴类工件无法采用传统圆度仪进行圆度误差测量,介绍了三点法测量轴类回转工件圆度误差的理论基础、数学模型.采用非接触式电容传感器进行微位移测量,介绍了传感器结构与测量电路基本原理,搭建了适用于圆度误差测量基于电容传感器的硬件系统,应用虚拟仪器技术开发了可用于数据采集、线性校正、误差分离与评定的专用测试系统.最后进行了测试实验,通过对多次测量数据的分析评定测量系统的可靠性与精度.     

误差分离技术在大轴圆度误差测量中的应用

在线测量大型轴类零件圆度误差时，轴心量就会混入测量结果中，本文利用误差分离技术建立数学模型，经测量电路、微机分析处理，,可消除轴心偏离对测量结果的影响。结果证产，这是测量大型轴类零件的一种很好的方法。     

时栅位移传感器的误差分离与补偿方法研究

为进一步提高时栅角位移测量系统的测量精度,降低生产成本和生产时间,根据时栅传感器的误差组成和误差特性,提出了一种新的误差补偿方法;同时建立了基于傅里叶函数的误差分离模型。该补偿方法将沿空间正弦分布的非线性误差转化成线性误差,并运用最小二乘法理论对系统的误差进行补偿。通过试验与测试证明,采用该方法进行误差补偿可以大幅度提高时栅角位移测量系统的测量精度。     

圆柱度测量中基于光电传感器的误差分离方法

针对大直径超长管件内径圆柱度误差测量与评定这一计量领域的研究难点,提出了基于高精度光电传感器的误差分离思想,给出测量系统的总体结构设计和具体的测量评定过程,并对测量过程中的误差因素做了详细分析。通过光电传感器直接测量导轨直线度误差和测头运动误差的方法,建立误差分离与补偿的数学模型,并最终给出大直径超长管件内径圆柱度评定模型,仿真结果验证了模型的正确性。     

精密离心机主轴回转误差测量仿真技术研究

精密离心机主轴回转误差直接影响精密离心机动态半径的测量、离心加速度输出精度以及精密离心机主轴运行安全性,必须精确测量主轴回转误差参数;介绍一种应用3个电容测微仪测试并分离主轴回转误差与圆度误差的方法,利用MATLAB对三只电容测微仪安装角度误差、主轴全周采样点数、测试系统本底噪声对主轴回转误差测试结果影响进行仿真分析,得出采样点数N、测微仪安装角度误差δα、δβ以及测试系统本底噪声对回转误差分离的影响,基于仿真结果确定了10-6量级精密离心机主轴回转误差测量的几个工程参数。该方法已应用于某高精度精密离心机主轴回转误差精密测试中,实测表明,转速在300 rpm内精密离心机纯回转误差测量结果为0.25 μm,满足10-6量级高精度精密离心机的研制指标需求。     

直线时栅传感器全误差模型与误差修正方法研究

为了进一步提高直线时栅位移传感器的测量精度,在建立该传感器周期误差、阿贝误差、热膨胀误差的全误差模型基础上,提出了一种组合校准的方法,利用傅里叶谐波分析和材料线膨胀原理对直线时栅的各种误差进行修正,修正后的精度可达±0.5μm/m。实验证明:该方法解决了直线测量中误差难以分离的问题,同时解决了计算机连续自动采样问题,提高了标定效率,使该方法广泛地应用于生产实践成为可能。     

光栅数显装置的非线性补偿方法研究

以提高光栅测量系统的精度为目的,提出一种基于光栅数显装置的非线性补偿方法。采用实时误差分离技术来对光栅测量误差进行修正的,通过采样点建立误差修正的数学模型,根据数学模型实现对任意测量值的误差修正。实验结果表明,该方法可有效解决由光栅本身的制造误差、光电转换部分误差及外界环境的振动、温度变化等因素带来影响光栅测量系统精度的问题,从而可大幅度地提高光栅测量系统的精度,而且这种补偿方法不但算法简单方便且经济成本较低,完全能够满足大部分光栅测量系统对于测量精度的要求。     

基于PXI的空气主轴回转及倾角误差测试系统设计

在对高精度精密离心机性能进行评价时,离心机空气主轴的回转误差和倾角误差是两个关键的考核指标;为了能够同时对空气主轴的回转误差和倾角误差进行测量,在三点法回转误差测量与分离技术的基础上,提出了一种两层三点法回转误差测量方法;针对该方法,设计了测试系统的软硬件结构,并基于PXI总线搭建了测试系统的硬件部分,在Labview开发环境下开发了误差测量与分离软件;利用该系统对在10-6级精密离心机的空气主轴回转级倾角误差进行了测试,验证了所提方法的有效性和可行性。     

带误差校正的常压塔汽油干点软测量模型

根据误差反馈原理,设计出带误差校正的神经网络模型,并将其用于常压塔汽油于点软测量,建立带误差校正的软测量模型。它将开环软测量模型的预测误差反传,作为校正输入量送给带误差校正的软测量模型进行误差校正。最后结合常压塔工业实例,对汽油干点进行预测,±1℃的预测误差表明该模型比不带误差校正的软测量模型具有更高的精度。     

柔性三坐标测量臂几何误差修正

柔性三坐标测量臂用于大尺寸工件的高精度检测及逆向工程,是现代制造业产品精度检测的重要设备。如何做好和完善测量臂误差的分析、检测和补偿,成为提高测量臂测量精度的重要问题。提出了用高精度正交三坐标测量机校准柔性三坐标测量臂关节误差的新方法。通过分析测量臂某一关节的所有几何误差,建立其数学模型;利用正交三坐标测量机和测量臂分别对30个标准球(均匀分布在一个圆上)进行点位测量,测出球心的标称值和实测值,建立了该关节几何误差补偿模型;对工件进行点位测量并进行误差补偿。实验结果表明,通过该误差补偿方法,其最大测量误差从0.04 mm降到了0.003mm,提高了柔性三坐标测量臂的测量精度,同时验证了该误差补偿方法的正确性和有效性。     

扫描仪误差分析

为了解决用扫描仪测量微生物抑菌圈直径时误差较大问题,对扫描仪误差进行了分析。扫描仪误差包括像素间距误差、像素间距横纵比误差及扫描起点误差等。提出用椭圆拟合法对扫描仪误差进行测量。通过V isual C++6.0编程,研究了扫描仪误差与扫描时间、扫描位置、扫描分辨力等因素的关系,发现了一些规律,为编程实现针对扫描条件的测量结果自动修正打下了基础。     

基于星敏感器的弹载陀螺工具误差分离研究

基于捷联惯性测量组合和弹载星敏感器的“惯性＋星光”复合导航方式综合了两种方式的优点,可以在导弹飞出大气层后通过对导航恒星的观测确定数学平台的误差角。该文在研究了陀螺工具误差的特性后,提出了基于弹体旋转逐项激励陀螺工具误差,利用星敏感器观测特定位置的导航星的方法分离陀螺相关工具误筹。通过数学仿真证明：该方法的应用在确定了数学平台误差角的同时,可以在线分离部分陀螺工具误差,放宽了地面对于陀螺工具误差的标定限制,丰富了“惯性＋星光”复合导航的内容,具有一定的工程意义。     

关节臂测量机的机械结构和空间误差补偿分析

研究关节测量机优化测量精度问题,目前关节臂测量机在测量技术上还不成熟,对关节臂补偿目前尚难.关节臂测量误差补偿传统的方法是采用最小二乘法求解多个误差项目的最优解、求解角度、杆长、偏置、偏摆微分误差系数矩阵,在工程实践中这样做很难取得理想的效果.为解决上述问题,提出采用D-H方法设计关节臂坐标测量机的机械结构进行运动学建立模型并进行仿真,分析了各种运动学参数对关节臂测量精度的影响,并对误差进行分离处理,使得测量精度达到0.05mm以内.结果表明满足了关节臂设计的要求.     

光电轴角编码器的细分误差快速测量系统

为了在野外快速准确地测量编码器的误差,研制了编码器的误差测量系统。因为编码器的误差主要来自细分误差,该系统主要对细分误差进行分析。系统采用2片MAX125 A/D转换芯片对编码器输出的信号进行采集,通过并口将数据传给计算机进行误差分析。与传统的误差测量系统相比具有测量速度快、便携、简单等特点。利用该系统对某21位编码器的误差进行测量分析,证明该方法可行。     

圆度和圆柱度测量虚拟仪器的开发

对基于虚拟仪器技术的圆度和圆柱度误差测量方法进行了研究,分析了测量系统误差对测量结果的影响,并提出了相应的解决办法.该测量系统采用误差分离技术,利用LabVIEW作为软件开发平台,以ADLINK PCI-8134运动控制卡、先导C000056微型工作台等作为运动控制部分,以NI的PCI-6010数据采集卡、联能CWY-DO-502电涡流位移传感器等作为数据采集部分,可一次性完成圆度和圆柱度的测量.研究表明,系统人机界面友好,有助于零件加工过程中的在线测量,减少废品率.     

基于加速度分离算法的姿态测量方法研究

针对运动状态下探测器姿态解算精度不高的问题,提出了一种基于加速度分离算法的姿态测量方法。首先,分别利用椭球拟合法和建模法对加速度计、陀螺仪进行误差补偿,保证了MEMS传感器初始测量数据的精度。其次,提出了一种分离运动加速度的方法,以消除运动对加速度计测量数据的影响。最后,结合加速度分离算法实现了基于卡尔曼滤波器的高精度姿态解算。模拟实验结果表明,该姿态测量方法具有较高的精度和抗干扰能力,在变加速运动时姿态误差减小了70%以上,满足了设计的要求。     

平行双关节坐标测量机的精度设计

平行双关节坐标测量机是一种新型非正交坐标测量设备,具有结构简单,精度高,便携等优点。文章首先介绍了平行双关节坐标测量机的测量原理,然后分析了影响仪器测量精度的误差源及误差源的可能修正精度,计算了仪器测量总误差。根据仪器设计精度进行了误差分配,并对误差分配进行了仿真计算,总结了仪器误差分布规律。本文的研究为指导测量机的结构设计和标定提供了依据,为实现平行双关节坐标测量机的测量精度指标提供了扎实的理论基础。     

基于角锥棱镜的激光干涉位移测量误差分析

基于光线矢量方法和角锥棱镜光学特性,推导角锥棱镜姿态角、直线运动自由度、余弦误差以及阿贝误差对激光干涉位移测量影响的数学表达式,并使用RENISHAW XL80激光干涉仪搭建测量光路,开展相关测量实验;结果表明：姿态角对干涉位移测量的影响通常不超过0.1 μm;当角锥存在直线自由度误差时,返回测量光束的光斑中心会产生与水平或垂直直线度方向一致的平移,但不会引入几何位移测量误差;推导给出角锥棱镜测量光束的回光偏移量与余弦误差之间的关系,阿贝误差与阿贝臂值和角锥棱镜偏摆角之间的关系;干涉位移测量实验表明,通过修正阿贝误差,可以有效提高位移测量精度;研究结果建立了基于角锥棱镜进行干涉位移测量的误差分析方法,为干涉位移测量的误差补偿提供依据。     

打磨机器人误差建模与参数辨识

简要介绍了一种实用的机器人位姿误差建模方法一摄动法,并利用此方法建立了打磨机器人位姿误差模型,对利用三坐标测量机测量的误差数据进行了建模补偿。误差参数辨识中,在传统的九线法的基础上,提出了单点法测量机器人的误差参数,克服了九线法中三测量点位置误差对测量结果的影响,提高了测量结果的可信度。实验结果表明,建模补偿后机器人位姿误差平均值降低到初始值的1／5左右,最大值降低到初始值的1／6左右,验证了所建模型的正确性和参数辨识方法的有效性。