加工中心的几何误差和热误差综合补偿模型

本将剂次坐标变换理论结合刀具与工件联结链矢量概念建立了加工中心误差运动综合偿模型。此模型不但包了三轴加工中心的几何误差而且还饮食了热误差的共计35个误差元素,使用此模型的补偿加工大幅度地提高了加工中心的加工精度。该方法可对多轴设备和机器人的非网体误差运动进行描述。     

基于单目立体视觉的机床几何误差辨识方法

针对视觉测量手段中成本与精度不能兼顾的问题,提出基于单目立体视觉的机床回转轴几何误差辨识方法。为实现回转轴全量程运动精确描述,基于误差放大思想,设计了基于周向均布精密哑光靶球的高匀、高精、高信噪比成像靶标。提出了单目立体成像光路参数仿真分析方法,定量分析并选取系统结构参数。基于单目立体标定结果,根据序列图像重建得到回转轴三维轨迹。精度验证及误差辨识实验表明:系统的RMSE为0. 049mm,小于平均偏差的1/3,满足测试需求。     

空间直线度误差的快速评定

本提出一种按最小区域法近似求解空间直线度误差的计算机速评定方法。     

基于遗传算法和人工神经网络的冷水机组模型参数辨识及误差补偿方法

DOE-2模型被广泛应用于冷水机组仿真建模,如何根据有限传感器实测数据对某特定冷水机组DOE-2模型的参数进行可靠地辨识,并补偿模型误差,对于节能运行等场景具有重要意义.在实践中由于传感器不足且数据质量不高等问题,DOE-2模型参数的可靠辨识较为困难.因此,本文提出一种基于外部知识库的遗传算法和一种基于人工神经网络的方...     

低温液位传感器校准装置几何误差辨识方法的研究

针对低温液位传感器校准装置的夹具端空间姿态问题,提出了一种基于多边法原理的误差辨识方法。利用激光跟踪仪测距精度高的特点,采用多边法原理对校准装置夹具端的运动轨迹进行标定,以重力加速度方向为Z轴反方向建立虚拟坐标系,利用刚体中两点位置始终不变的特性,获得被测点6项误差的冗余数据,实现校准装置几何误差的辨识。仿真结果表明,所提出的方法具有一定的可行性,采用遗传算法与信赖域法、Guass-Ne叭加法相结合的方法,在一定程度上避免因初值难以确定造成的数据不收敛问题。     

基于工件面形精度的超精密机床误差建模与分析

在影响超精密加工工件面形精度的诸多因素中,机床的空间几何误差与运动误差往往占主要作用.在本单位一台新型超精密加工试验台的加工试验中,出现了较大的面形误差.为了辨识影响工件面形精度的主要误差,首先将机器人运动学理论与多体系统运动学理论相结合,建立新型超精密加工试验台的实际运动模型;其次,定量分析各个误差,如对刀误差、两轴不平行度误差和摆动中心定位误差等对工件面形精度的影响,得到工件面形精度(波峰-波谷值)随不同误差的变化规律;最后进行加工试验,并用PG I1240轮廓仪检测工件面形,将实际加工工件的检测结果与各个误差的分析结果进行相关性分析.通过上述分析,确定试验台两轴不平行是影响工件面形精度的主要误差因素.     

基于球杆仪的旋转轴几何误差测量和辨识

通过圆弧测量轨迹, 移动球杆仪测量球心在旋转工作台上3个安装位置的9项误差, 采用齐次变换理论建立几何误差辨识模型, 引入系数矩阵条件数进行安装参数的优化选取, 提出一种辨识旋转轴4项位置和6项运动误差的方法。最后, 在四轴数控加工中心上进行了测量和验证实验, 该方法可辨识出全部的几何误差项, 通过对几何误差计算出的预测值和球杆仪的测量值的比较, 预测值的绝对误差小于0. 003 mm, 具有辨识精度高、测量省时的优点。     

两种新的基于子空间跟踪的时变模态参数快速辨识算法

该文研究了基于子空间跟踪的时变模态参数快速辨识算法的过程。对更新的输入/输出数据的预处理后, 时变模态参数辨识的主要问题转化成子空间跟踪, 引入NPI 和API 子空间跟踪算法替代PAST 形成两种新的时变模态参数快速识别算法。通过对移动分布质量-悬臂梁这一典型的时变结构系统以及两自由度弹簧-质量系统的时变模态参数识别验证了新算法的有效性并且比较分析了这3种基于不同子空间跟踪算法的时变模态参数识别算法的辨识能力。     

基于误差通道在线辨识的结构振动主动控制系统

提出一种新的基于误差通道在线辨识的有源控制方法，并把它应用于结构的主动控制。它能较好地消除误差通道辨识环节和主动控制环节之间的相互影响，从而提高系统的总体性能。针对一算例与前人的方法进行了比较，仿真结果表明无论在控制初始还是对误差通道参数及外扰变化的适应性，本文的方法均优于前两种方法。在此基础上，以悬臂梁为控制对象，对此方法进行结构振动主动控制的试验研究。试验结果表明该控制系统对悬臂梁的振动响应能有很好的抑制作用，说明这种基于误差通道在线辨识的主动控制方法是行之有效的。     

Full-field phase error compensation method based on relationship between unwrapped phase and phase error

The three-dimensional reconstruction in phase-measuring profilometry (PMP) usually involves the phase error caused by the gamma effect of the projector. In this study, the relationship between the unwrapped phase and the phase error of every pixel is analysed, and an effective full-field phase error compensation method based on this relationship is proposed for the reduction of every pixel error. In our optimized PMP system, the full-field phase error can be detected by directly fitting the unwrapped phase of the reference plane. In addition, the relationship between the unwrapped phase and the phase error can be established by creating a phase-error lookup table for the phase error compensation of every pixel. The experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed method in practical PMP, and the measurement errors can be reduced by a factor of least 10.     

基于灰色线性回归组合模型的机床热误差建模方法

为了控制机床热误差和提高机床加工精度,考虑到测得的热误差数据同时存在着线性和非线性因素,提出了采用具有处理线性和非线性能力的灰色线性回归组合热误差模型的建模方法.用此方法对某卧式加工中心热误差进行了建模和预测,并引入BP神经网络对热误差模型的残差进行修正,从而获得了比较准确的热误差预测值.与用指数函数来模拟生成数据的灰色模型所获得的预测值进行了比较,证明了灰色线性回归组合及BP神经网络模型在机床热误差补偿建模应用中的优越性.     

数控机床手动补偿误差的方法研究

为了减少数控机床精度损失及维护成本,以SIEMENS、FANUCK和FAGRO数控系统为例,采用双频激光干涉仪系统完成数控机床的精度检测,以手动补偿的方式修正数控机床的误差。根据双频激光干涉仪的测量原理,结合数控机床精度检测的方法及影响因素,对手动方式补偿数控机床误差的方法进行了分析说明。实验表明,手动方式补偿数控机床误差的方法实用,较为安全、可靠和经济。     

基于CSO-SVM的数控机床主轴热误差建模

针对数控机床多热源所致的温升与主轴热误差之间复杂的非线性关系问题,提出一种鸡群优化（chicken swarm optimization, CSO）算法与支持向量机（support vector machines, SVM）相结合的主轴热误差预测模型（以下简称热误差模型）。以某精密数控机床的主轴单元为研究对象,采用五点法对其在空转状态下的轴向热变形进行测量,并借助热电偶传感器对机床的4个关键温度测点的温度进行采集。以SVM为理论基础,随机选取75%的数据样本进行训练,进而构建主轴热误差模型。其中,利用CSO算法优化SVM模型的惩罚参数c和核参数g,以提升热误差模型的预测能力及鲁棒性。以余下的25%的样本作为测试数据集,对所得热误差模型进行验证。利用CSO-SVM模型对不同工况下主轴的热误差进行预测,并将预测结果与测量结果进行对比。结果表明：当主轴转速为3 000 r/min时,CSO-SVM模型的平均预测精度高达97.32%,相较于多元线性回归模型和基于粒子群优化的SVM模型分别提升了6.53%和4.68%;当主轴转速为2 000, 4 000 r/min时,CSO-SVM模型的平均预测精度分别为92.53%、91.82%,表明该模型具有较高的预测能力和良好的鲁棒性。CSO-SVM模型具有较强的实用性和工程应用价值。     

基于休斯敦方法的机械手误差建模与分析

基于多体系统理论中的休斯敦方法,介绍了建立四自由度机械手误差模型的方法.首先阐述了机械手拓扑结构及误差条件下相邻体及其变换矩阵,然后建立了误差模型,最后全面分析了机械手的各项误差源,用MATLAB软件计算了总误差和系统误差,且对比了各单项误差源对总误差的影响,为误差分配和补偿提供了理论依据.所提出的误差模型和误差分析方法,对于多自由系统的误差分析和建模具有参考价值.     

机床几何精度的在线激光测量与快速校准技术

为了改善机床的几何精度,达到高精度的三维空间定位,必须对它的垂直度误差与直线度误差进行测量与校正.传统的激光测量方法花费时间长,成本高.由ISO及ASME提出并由波音公司等应用的体对角线测量方法虽然速度快、成本低,但不能有效分离误差源.现介绍一种由美国光动公司发明的基于体对角线分步(或矢量)激光测量方法,该方法速度快、准确度高、成本低,可以分离误差源并对其提供补偿与校正.     

A control algorithm for improving the accuracy of five-axis machine tools

An algorithm for reducing the influence of geometrical, thermal, kinematic and stiffness errors in five-axis machine tool components on the desired tool position and orientation is given. This new algorithm is based on the calculation of the cutting tool error matrix for orthogonal machine tools. In the new model of this matrix, all angular errors of the machine links are considered as infinitesimal rotations. The error matrix is a function of the commanded machine component positions and the errors in these positions. To correct errors in the three translational and two angular tool positions, a matrix of commanded tool position and orientation is multiplied by the inverse error matrix in every period of the tool trajectory interpolation. This corrected matrix of the tool position and orientation provides the inverse kinematics used for calculation of the successive links positions required for achieving the given tool trajectory. The control algorithm for five-axis machine tools with the error compensation is implemented both in the CNC system and in the postprocessor. The proposed algorithm is applied on a vertical five-axis turning centre with two translational and three rotational axes. Twenty-four errors that could cause inaccurate machining are recognised on this machine. The machine links and their coordinate frames are denoted using the Denavit–Hartenberg parameters.     

涡旋压缩机转子加工误差快速测量系统的研究

加工坐标系和涡旋体旋转坐标系偏差会引起较大的侧面啮合间隙,加工坐标系的在线调整能提高涡旋体加工精度.基于极坐标系开发了涡旋体侧面轮廓快速测量系统,可调对齐平台能精确确定测量坐标系原点.分析并去除了测量系统误差,通过涡旋体径向误差三维粒子群寻优计算,得到加工坐标系和涡旋体旋转坐标系的坐标偏差和旋转角度偏差.新的测量系统获得了同三坐标测量机(CMM)相同的测量结果,同时测量时间从20 min缩短为180 s,测量环境和测量时间能满足涡旋体在线加工补偿的要求.     

基于幅度补偿的MVDR水下噪声源近场定位识别方法研究

降低舰船噪声,首先要找到其主要噪声源,然后采取有针对性的减振降噪措施。本文针对现有基于近场聚焦波束形成等噪声源近场定位方法的不足,介绍了基于幅度补偿的MVDR(minimum variance distortionless response)近场聚焦波束形成噪声源近场定位识别方法。该方法在MVDR算法的基础上引入幅度补偿,可以有效估计噪声源的相对强度;可以提高基阵在低频段的空间分辨率,在高频段能进一步抑制空间混叠;同时还可以进一步抑制背景噪声,因此该方法能够给出系统噪声源的空间位置分布及能量分布,从而准确找到系统中主要噪声源,采取有针对性的减振降噪措施。计算机仿真及湖试实验数据处理结果验证了该方法的有效性,具有一定的工程应用价值。     

基于地磁测量的火箭弹滚转角解算误差补偿方法研究

为实现火箭弹弹道修正,需实时解算弹体的滚转角。根据地磁场基本特性,采用两轴磁传感器测量地磁场分量,并同时测量弹道倾角以解算弹体姿态角。提出一种火箭弹弹体滚转角解算的误差补偿方法,进行某型火箭弹打靶试验,利用该方法对火箭弹飞行试验过程中的姿态角数据进行实时解算,并与陀螺测量到的滚转角数据进行比较。试验结果表明:利用该方法解算滚转角准确度在4°以内,能够满足火箭弹弹道修正的要求。