分度误差测量研究

采用多面体和光电自准直仪对圆刻机进行分度误差检定，用光电圆分度检验仪进行反盘的格线误差检定，最后介绍用多面体和光电自准直仪检定光学分度台的示值误差。     

多面体塔差及其安装偏心对光电编码器精度检测的影响

自准直仪对安放在光电编码器轴系上的多面体进行检测是目前检测光电编码器的测角精度的常用方法之一。为了提高检测效率,根据自准直仪检测原理,对多面体塔差对自准直仪读数的影响进行理论分析;其次,依据偏心产生的原理,分析了多面体安装偏心对检测光电编码器精度的影响,得出了多面体塔差或多面体安装偏心在光电编码器精度检测中,因自准直仪的读数方式不同造成的影响不同。用23面体检测某种型号21位绝对式光电编码器,采用沿自准直仪y轴读数的方式,多面体安装偏心造成的检测误差为Vp-p=7.9″,多面体塔差造成的检测误差Vp-p=0.8″。实验结果表明,自准直仪读数方式不同,多面体塔差和安装偏心造成的检测误差不同,为提高检测效率提供了一定的理论指导。     

新型磁性反射镜的设计及应用

光学自准直仪及光电自准直仪结合反射镜可实现多方面的小角度测量。为了解决采用自准直仪对机械零部件或整机在垂直度及任意角的测量与调整中,反射镜不易定位与固定的问题,我们设计了一种新型磁性反射镜,扩大了自准直仪的应用范围,使角度量具     

基于光轴法的深孔直线度测量装置设计

针对深孔直线度检测装置存在的环境适应性差、操作复杂以及直线度评定方法计算时间长等问题,提出了一种基于光轴法测量深孔直线度的方法,设计了以光电自准直仪为测量基础的深孔直线度测量装置。装置由反射镜、光电自准直仪、激光测距传感器组成的测量单元,与测量单元配合的高精度的自定心单元以及精密的行走单元组成。采用最小区域法与最小二乘法相结合的一种直线度评定算法更好地完成了深孔直线度测量,提高了深孔直线度测量的环境适应性,实现了深孔直线度的自动检测。     

光电自准直仪

自准直仪是一种常用的测量仪器，文中介绍了其工作原理，并重点介了一种光电自准直仪。     

星上敏感器空间矢量自准直测量方法及标定试验

针对星上敏感器测量坐标系高精度标定的需求,提出一种空间矢量自准直测量方法,采用光电自准直经纬仪、卫星转台、基准镜阵列和坐标平移系统等,实现立方镜镜面法向矢量之间夹角的高精度自动化测量。给出空间角测量模型,基于误差传播原理推导出误差模型,并证明不确定度上限;仿真分析传感器精度对空间角测量误差的灵敏度,并在此基础上进行误差分配;设计并研制星上敏感器空间矢量自准直测量系统,对光电自准直经纬仪的转角精度、两轴垂直度和整个系统的空间角测量精度等进行试验标定;结果表明,光电自准直经纬仪转角精度优于0.6″、两轴垂直度优于0.2″,空间角测量精度优于3″,验证所提出方法的有效性、误差分配的合理性和设计方案的可行性,可为高精度星上敏感器的自动化测量标定系统的开发和应用提供参考。     

二维电子动态自准直仪

利用四象限光电探测器制成一种电子自准直仪，它具有自动测量，速度快，精度较高，能同时测量二维角位移的特点。文中介绍此种自准直仪的工作原理，以及检测和使用的情况。     

测试设备位姿失调对自准直仪法测量圆分度误差的影响

为了提高圆分度仪器分度误差的测量精度,介绍了用多面棱体自准直仪测量分度误差的原理和方法,对影响测量结果的误差源进行了分析。根据测量原理建立了多面棱体和自准直仪坐标系,利用坐标变换分别建立了多面棱体工作面与受检仪器轴线的平行差、自准直仪光轴与多面棱体工作面不垂直度误差、自准直仪电十字竖线与受检仪器轴线的平行差对分度误差影响的精确模型。在实验室内,以单轴位置转台的定位精度为测试对象,设计了以上三种位姿失调误差模型的验证实验,实验结果与理论模型仿真结果具有很好的一致性,三种位姿失调引入的误差实测值与理论值的最大偏差小于0.9″,验证了位姿失调量引入测量误差模型的正确性,该模型及仿真结果可以准确指导圆分度误差测试。     

双读数头圆光栅偏心参数标定修正算法

圆光栅安装偏心误差是影响圆光栅角度测量精度的关键因素,偏心误差补偿是提高角度测量精度的重要方法。为准确辨识和补偿圆光栅安装偏心误差参数,在建立的圆光栅偏心误差模型基础上提出了一种双读数头平均误差补偿方法,对读数误差进行修正,并对测量与修正模型进行仿真实验。使用正23面棱体与光电自准直仪搭建实验装置,对所提方法的测量补偿效果进行验证。实验结果表明:采用所提出的补偿修正方法能够有效补偿圆光栅读数头读数偏差,圆光栅的测角精度达到1″以内。     

评定直线度误差的最小区域法

直线度误差是一种常见的形状误差。它分为给定平面内、给定方向上和任意方向上的直线度误差三种。 直线度误差常用水平仪或自准直仪进行检测。将水平仪或自准直仪的平面反射镜放在根据被测长度选     

混联机床轴线定位精度的干涉测量与误差补偿模型

在对直线运动坐标定位精度的干涉测量原理和方法进行深入研究的基础上,对干涉测量的误差进行了分析.采用激光干涉法检测了混联机床X轴的定位精度和重复定位精度,并作出了基于测量数据的混联机床X轴单向均位偏差特性曲线,推导出了X轴正、反向运动定位误差的数学模型.利用最小二乘法拟合得到了机床直线运动坐标目标位置的均值误差补偿数学模型,提出了一种直线运动坐标定位精度的激光干涉测量方法和误差补偿模型的建模方法,并对X轴的定位精度进行了补偿.     

并联轴直线运动直线度的检测与误差补偿

通过采用Renishaw激光干涉仪检测混联机床并联轴直线运动的直线度误差,对直线度的干涉测量原理和方法进行深入探讨,提出一种并联轴直线运动直线度的干涉测量方法和误差补偿模型的建模方法。分析干涉仪直线度评定方法和算法,做出并联轴直线运动直线度双向平均偏差特性曲线,建立直线度误差数学模型。利用最小二乘法拟合得到直线度均值误差补偿模型。对并联轴直线运动直线度进行补偿,达到了提高混联机床几何精度的目的。     

Design of compliant straight-line mechanisms using flexural joints

Straight-line compliant mechanisms are important building blocks to design a linear-motion stage, which is very useful in precision applications. However, only a few configurations of straight-line compliant mechanisms are applicable. To construct more kinds of them, an approach to design large-displacement straight-line flexural mechanisms with rotational flexural joints is proposed, which is based on a viewpoint that the straight-line motion is regarded as a compromise of rigid and compliant parasitic motion of a rotational flexural joint. An analytical design method based on the Taylor series expansion is proposed to quickly obtain an approximate solution. To illustrate and verify the proposed method, two kinds of flexural joints, cross-axis hinge and leaf-type isosceles-trapezoidal flexural（LITF） pivot are used to reconstruct straight-line flexural mechanisms. Their performances are obtained by analytic and FEA method respectively. The comparisons of the results show the accuracy of the approach. Both examples show that the proposed approach can convert a large-deflection flexural joint into approximate straight-line mechanism with a high linearity that is higher than 5 000 within 5 man displacement. This can lead to a new way to design, analyze or optimize straight-line flexure mechanisms.     

运动学约束下直线转角非对称平滑加工规划

为实现数控加工中直线转角处的连续平滑进给,提出了一类直线转角的非对称平滑加工规划方法。针对转角初末速度、加速度大小不同的情况,考虑直线转角处的运动学约束和几何误差约束,并将高次转角模型求解化简为线性规划问题,可直接解算转角参数,实现进给速率平滑与刀具轨迹平滑的同步规划,提高规划效率与加工效率。与对称转角平滑的仿真对比实验结果表明,所提方法在保证加工过程平稳的情况下效率与精度有所提高,运动平台样机实验验证了该方法的可行性。     

基于直线光流场的三维检测新方法

提出了基于直线光流场的三维检测计算方法。在透视投影下,将表示二维直线的参数对时间的导数定义成直线光流场,详细推导出基于直线光流场检测三维刚体运动参数的模型。使用最小二乘法,求出刚体的三维旋转运动参数、平移运动参数和空间直线坐标,从而实现了刚体的三维检测。该方法利用单目图像序列中连续3幅图像的2对直线光流,能够检测出物体的运动参数和结构参数,有助于全面检测和识别物体。多组实验表明该方法是稳定的,具有较好的鲁棒性能。     

二维工作台控制系统设计及精度分析

对二维工作台控制系统进行了研究,采用滚珠丝杆副和直线滚动导轨副的传动方式,选用直线光栅尺作为工作台的反馈元件,控制系统的核心为工控机和运动控制卡,利用固高GE400运动控制卡发出脉冲信号控制伺服驱动器对工作台机械部分进行实时的操控。在VC＋＋6.0设计环境下开发工作台的控制软件,实现了多轴控制。使用双频激光仪获得工作台的系统误差曲线,采取水平分割的方法对误差曲线进行分割,获得各区间的误差补偿数据,通过软件控制对工作台各行程区间进行误差补偿,通过理论计算和实验测得补偿后的数据对比,验证了该补偿方法的可靠性,对于提升二维工作台的精度具有积极的意义。     

基于运动控制卡的PVC软标机控制系统

为了实现皮标自动化,以填补国内空白,设计了一种基于运动控制卡的PVC软标机控制系统方案。介绍了整个系统的硬件构成和软件设计流程,并详细阐述了直线插补算法。系统软件使用DDA直线插补算法控制伺服电机按预定轨迹运行,有效地提高了加工精度和效率。样机试验结果表明该控制系统达到了设计精度和速度的要求,实现了预期的各种功能。     

基于PLC的数控齿条磨齿机控制系统

为了提高齿条磨齿机加工精度和效率,提出了齿条磨齿机数控化方法。数控齿条磨齿机控制系统以可编程控制器为基础,完成砂轮的旋转运动、工作台的直线运动和液压缸的纵向进给运动;应用光栅尺显示砂轮的垂直进给量和反馈机床分齿运动,采用人机互动界面输入控制命令和加工数据,并实时反映机床运动情况。给出了控制系统结构框图,详细介绍了系统的硬件设计和软件设计。数控齿条磨齿机试用结果表明该控制系统运行平稳,加工精度符合要求。     

精确直线可展机构及其动力学分析

将Hart直线机构和剪叉机构相结合,提出一种仅含转动副的直线可展单元,并设计得到一种精确直线可展机构。根据机构结构学分析理论,阐述可展机构的模块化组成原理,将机构的组成分解为底部模块、中部模块和顶部模块,3种模块均由直线可展单元构成;对单个直线可展单元进行运动学建模,结合机构的模块化组成原理,推导得到任意模块间的运动学递推关系,求解得到多层模块条件下机构的整体运动学模型,运用Lagrange方程构建机构的整体动力学模型;以3层可展机构为例,对其进行动力学数值计算和虚拟仿真,验证所建运动学和动力学模型的正确性和有效性。通过给定末端执行器的输出运动规律,求解得到机构所需的驱动力矩,结果表明：末端执行器为正弦加速度曲线时,机构在整个工作周期内无冲击,运动稳定性好。     

Free vibration analysis of straight-line beam regarded as distributed system by combining Wittrick-Williams algorithm and transfer dynamic stiffness coefficient method

We developed a method for analyzing the free vibration of a structure regarded as a distributed system, by combining the Wittrick-Williams algorithm and the transfer dynamic stiffness coefficient method. A computational algorithm was formulated for analyzing the free vibration of a straight-line beam regarded as a distributed system, to explain the concept of the developed method. To verify the effectiveness of the developed method, the natural frequencies of straight-line beams were computed using the finite element method, transfer matrix method, transfer dynamic stiffness coefficient method, the exact solution, and the developed method. By comparing the computational results of the developed method with those of the other methods, we confirmed that the developed method exhibited superior performance over the other methods in terms of computational accuracy, cost and user convenience.