基于支持向量机时栅数控转台时序预测研究

时栅代替光栅等传统位移传感器运用到全闭环数控转台做角位移检测部件,需采用时空变换算法将时栅的时域信息转换到空域信息。运用时间序列分析出时栅数控转台的测试数据依存特性,采用支持向量机建立起未来测试数据和历史样本的映射关系,从而得到测试数据中隐含的规律。依据过去相关测量值采用支持向量机回归预测下一采样时刻角位移,将原本等时采样的绝对式角位移转换为全闭合数控系统需要的等空间增量式连续脉冲。并且在误差控制方面,采用当前预测值对上一次预测误差进行实时修正,消除累计误差保证测量精度。实验证明支持向量回归的时间序列预测算法能有效保证动态数控角位移测量误差控制在±2.5″以内,实现精密全闭环角位移测量。     

基于时间序列的时栅数控转台动态建模研究

时栅运用到全闭环数控转台作位置检测传感器时,需采用时空变换算法将时栅的时域信息转换成空域信息。利用时间序列对时栅数控转台的动态特性进行建模,依据一系列过去测量值预测下一采样时刻角位移,将原本等时采样的绝对式角位移转换为全闭合数控系统需求的等空间增量式连续脉冲。介绍了动态模型选择标准、参数估计、模型检验的原理和算法。采用当前预测值对上一次预测误差进行实时修正,以消除累计误差保证测量精度。实验证明了采用动态模型预测算法能保证动态数控角位移测量误差控制在±3″以内,实现了精密动态全闭环角位移测量。     

基于BP神经网络的时栅时序预测测量研究

为了将时栅应用于全闭环数控系统,需完成时栅信号由时域到空域的转换。通过BP神经网络预测模型找出实测数据中的隐含规律进而建立起样本和未来实测数据的映射关系,预测出下一个周期内时栅的测量角度值,实现时栅绝对式角度值与光栅数控系统所需的增量式连续脉冲的转换;为了保证测量精度,利用当前测量值对上一次的预测误差进行校正。实验表明:基于BP神经网络预测算法的时栅系统可以实现时域信号向空域信号的转换,且误差精度为±2″,满足了数控系统对测量精度的要求。     

串并转换思想与绝对式时栅传感器的频响特性研究

在分析绝对式时栅位移传感器频响特性的基础上，介绍了一种在数字信号处理电路中的数据串并转换思想，并提出了一种基于串并转换思想的绝对式时栅信号处理电路设计方案。信号处理电路采用了复杂可编程逻辑器件（CPLD）芯片，预处理电路将测头信号进行模数转换后，经可编程多路切换器模块处理，自适应地将原始测头信号分别转换为对应的多路并行信号，各路对应的分频信号通过比相电路及传感器信号处理电路模块运算后转换为绝对位移脉冲测量信号，最后将多路绝对位移脉冲测量信号进行并串转换操作输出测量值。对信号处理电路进行了仿真，结果证明，该方法可大大提高时栅位移传感器的频响特性，从而为绝对式时栅位移传感器提供了一种应用于动态测控系统的解决方法。     

高精度绝对式光栅尺研究进展及技术难点

在现代机加行业中,大多采用光栅传感器来进行位置反馈装置。由于光栅尺能够对系统实行全闭环控制,降低滚珠丝杠热变形等原因引起的误差,提高加工精度,所以目前中高档数控系统越来越多地采用光栅尺作为线位移反馈元件。光栅尺分为增量式和绝对式:增量式光栅尺的测量原理是将光通过两个相对运动的光栅调制成摩尔条纹,通过对摩尔条纹进行计数、细分后得到位移变化量,并通过在标尺光栅上设定一个或是多个参考点来确定绝对位置;绝对式光栅尺的测量原理是在标尺光栅上刻划一条带有绝对位置编码的码道,读数头通过读取当前位置的编码可以得到绝对位置。     

基于分时方法的高精度反射绝对式 纳米时栅位移传感器设计

本文提出了一种反射绝对式纳米时栅位移传感器的传感方法。采用反射单列式传感器作为反射绝对式传感器的精密测量部分,记为传感器A。为了实现绝对位移测量,设计了一个与传感器A相差一个周期的反射单列式传感器,记为传感器B,利用传感器A与传感器B相位作差实现绝对位移测量。采用标准印刷电路板技术制作了传感器样机,搭建了实验平台,进行了实验测试。测试结果表明,激励电极引线方式对接收电极带来干扰,从而造成一次谐波误差。为了抑制误差,提出了交叉反射结构和分时方法,交叉反射结构将感应电极与另一端的反射电极引线相连,增大激励电极和接收电极的距离,分时方法通过不同时间段对传感器A和传感器B施加激励信号,并把不工作的电极接地。实验表明该结构和方法相互配合有效的抑制了干扰,最终在400 mm范围内,补偿后实现了±300 nm的测量精度。     

增量式时栅位移传感器原理及试验研究

介绍了一种新型的增量式时栅位移传感器原理。通过设计传感器信号处理电路实现了其从原理到试验的转变,并且在增量式时栅位移传感器原理试验台上进行了测量试验。在分析测量数据的基础上验证了增量式时栅位移传感器原理的可行性。     

基于多对极组合的绝对式时栅位移传感器实现方法

为了提升时栅位移传感器产品的市场应用空间,时栅位移传感器需要实现绝对式测量功能。提出一种多对极组合的传感器设计方法,通过该方法实现了时栅位移传感器的绝对式测量。通过对时栅位移传感器位移量与信号量关系的解析,阐述了时栅位移传感器的测量机理,并通过系统测试获取了信号量变化规律,验证了该方法与传感器结构的可行性。     

基于线阵电荷耦合元件静态光场式时栅位移传感器研究

延续前期关于磁场式和电场式时栅位移传感器的研究基础,根据时栅传感器的设计思想,提出并分析光场式时栅传感器的测量原理及实现方案。探索性地提出在静态光场下,用时序驱动的光电探测器构成匀速扫描测量方式,实现将被测对象的空间位移测量转换为时间差的测量。为了验证方案的可行性,用多个线阵电荷耦合元件(Charge-coupled device,CCD)构成圆阵列,实现CCD时栅原理样机设计。将相邻CCD输出信号的时间差变化量与匀速扫描的速度值相乘,经过适当的转换便可得到转轴的角位移大小,并可以判断位移的方向。所研制的原理样机,通过与精度为±1″的圆光栅(ROD880)对比测量,在整周范围内,测量误差控制在±6°以内。为光场式时栅的进一步研究,提供了可靠的理论和实践依据。     

现代光栅测量技术

一、栅式测量系统简述 从上个世纪50年代到70年代栅式测量系统从感应同步器发展到光栅、磁栅、容栅和球栅,这5种测量系统都是将一个栅距周期内的绝对式测量和周期外的增量式测量结合了起来,测量单位不是像激光一样的是光波波长,而是通用的米制(或英制)标尺。它们有各自的优势,相互补充,在竞争中都得到了发展。由于光栅测量系统     

激光跟踪运动物体空间坐标测量系统研究

基于激光跟踪干涉测量法建立的柔性三坐标测量系统能够有效地解决运动物体 (如机器人手臂、数控机床刀具 )空间位置测量 ,并且有望获得高的精度。讨论了球坐标法激光跟踪干涉动态测量 ,给出了测量原理和系统构成 ,建立了数学模型和实验。     

利用激光反馈测量物体三维形貌

利用激光反馈来测量物体的三维形貌,根据物品表面的离焦量与激光器输出功率的关系,给出一种深度信息的测量算法,并建立一种物体三维形貌测量系统。系统扫描物体表面的每一个点,通过对每点最大电压信号的测量判断并记录扫描平台运行的距离,从而实现每点的深度信息测量,最终完成三维形貌测量。通过实验,完成了对样品局部的三维测量,证明了深度方向测量的可行性,并分析了实验中的影响因素。     

气浮式空间力矢量测量方法研究

提出了基于气浮测力的力矢量测量方法,设计了一维气浮测力模型和气浮式力矢量测量平台模型,推导得出了空间力矢量的求解公式,研制了气浮式空间力矢量测量平台样机。实验结果表明:沿坐标轴方向加载时,其他坐标轴方向测量值均为零,这表明气浮式测力平台测力时不存在维间耦合现象。三维空间内力矢量测量误差结果如下:力的相对误差为0.2%,力的方向误差为0.5°,作用在气浮平台上力的作用点位置坐标误差为±0.05mm。     

基于均值平移的动态测量重复性的评定方法研究

对动态测量重复性的常规评定方法进行了深入分析,指出了其局限;提出了评定动态测量重复性的新方法———均值平移法。理论分析对比与实际测量数据的计算都表明,均值平移法客观地从整体上反映了动态测量重复性。同时,对动态测量重复性与动态测量中指标量的测量重复性进行了辨析。所述方法在精密仪器验收、各种检测规程的制订和动态测量误差的处理中都有实用价值,也适用于动态测量的再现性评定。     

基于图像处理的蜡烛火焰温度仿真研究

按测温原理分类,温度测量方法分为接触式测温和非接触测温两大类。传统的热电偶,热电阻等测温方式只能测量某一时刻的温度。这种测温方法不具有实时性。基于辐射特性的光学测温法能够实现温度的实时测量,克服了传统测温不连续性的缺点。采用三色测温法建立仿真模型,实现蜡烛火焰温度的实时测量,获得蜡烛火焰视频图像中某一点的实时温度曲线。     

导电介质物位测量的研究

电容式物位计测量导电介质的物位时，物位测量的结果经常受到导电介质电极挂料的影响，为了解决这个问题本文探讨了一种新型物位测量技术，它能对物位测量时由被测导介质电极挂料的测量误差进行修正，从而提高电容式物位计在导电介质中的测量准确度，文中介绍了这种物位测量技术的测量原理，测量电路及仪表的系统结构和相关实验结果。     

车辆轮对外型尺寸检测设备的研究

文中介绍了一种新型铁路货车轮对外形参数检测设备,它主要利用视觉系统进行非接触测量,通过工控机及PLC,实现了设备的自动化及信息化。重点介绍了设备的基本结构、控制系统、设备的工作过程。现场实践表明,该设备能够满足测量需求。     

非接触方法测量薄膜厚度的研究

讨论了非接触测量技术,介绍了各种技术的基本原理及其特点,指出了物体厚度测量技术、数据处理技术以及特征提取技术的有机结合是实现各种测量技术广泛应用的重要基础.     

基于惯性基准的大尺寸空间角测量

针对大型装备装配过程中的大尺寸空间角测量问题,提出一种基于惯性基准的大尺寸空间角测量方法并且设计了相应的测量系统。该测量系统利用自准直原理获取被测轴线方向,通过内部陀螺仪和编码器测量被测轴线在惯性坐标系中的单位向量坐标,然后根据每个被测轴线在公共基准内的单位向量坐标值实现空间角的计算。建立了大尺寸空间角测量的数学模型,并对测量系统的测量不确定度进行分析和计算。最后搭建了测量系统的原理样机并利用原理样机在实验室进行了模拟测量实验。实验结果表明,原理样机的实际测量误差为14",满足了测量精度的要求。该方法采用惯性空间作为公共测量基准,有效地解决了测量大尺寸空间角时测量基准难以建立和传递的难题,使得测量过程更加灵活、高效。     

轮胎胎面参数在线检测系统研究及应用

为了提高汽车轮胎生产过程中对胎面尺寸的测量精度,针对移动中的橡胶胎面设计了一种测量轮胎胎面参数的在线检测系统。选用3D激光传感器,根据传感器获得的坐标数据绘出胎面横截面轮廓,基于B样条曲线拟合方法,通过特征点测量计算胎面横截面数据;选用CCD图像传感器,设置两端基准线,根据现场亮度采用可调光源控制器,并采用OSTU算法对图像进行二值化处理,基于像素数和实际的尺寸存在线性对应关系,可获得胎面长度。现场实验结果表明,该测量系统的横截面参数测量精度小于1 mm,长度测量精度小于2 mm,能够满足生产工艺的测量要求,可实现胎面参数的在线动态测量,该测量系统具有安装方便、运行稳定等特点。