基于LabVEWI的圆度误差在线检测系统

针对回转体零件圆度误差的检测和分析,设计了一套与磨削加工同步进行的圆度误差在线检测分析系统。确定系统的总体方案,设计专用测头机构,阐述测量原理。利用Lab VIEW软件平台,对采集到的数据进行滤波处理。采用最小二乘法进行圆度误差评定,实现了圆度误差在线测量。     

主轴回转精度测试方法研究

回转精度是衡量超精密主轴的关键技术指标。传统的回转精度测试方法存在不足,如单点法和2点法不能实现误差分离;多步法需要进行多次精确转位,不利于在线测量;传统3点法可实现误差分离,但存在原理误差,不能分离主轴回转误差中的一次成分等。文中提出了一种工程测试3点法,该方法采用3个传感器在被测件上严格定点采样;利用3点法圆度误差分离技术分离出被测件圆度误差,利用2点法偏心误差分离技术分离出测试系统偏心误差;从实时采样数据中剔除被测件圆度误差及偏心误差,实现主轴回转误差在线测量及状态监测。揭示了单周采样点数、传感器安装角、偏心误差、传感器误差及角位置误差等因素对3点法测试精度的影响规律,对工程测试3点法的参数选择及形状失真进行了综合分析和优化。试验结果表明:文中所提方法有效。     

精密球面磨床主轴回转误差的高精度测量

利用主轴回转误差单点测量法设计了一套测量系统,该系统由高精度标准球、高精度非接触位移传感器和角度传感器组成.阐述了回转误差的测量原理,分析了测量过程中可能引入的测量误差及其消除方法,并进行了实验研究.通过测量系统对测量数据进行了自动获取和分析处理,并用最小二乘法对测量数据进行评定,实现了精密球面磨床主轴回转误差的高精度测量.     

电容传感器线性度标定平台

设计了一种电容位移传感器在线标定平台,用于位移的高精度调节和检测。该平台的运动对称中心轴、测量光路的对称中心轴和传感器的传感轴共轴,故从测量原理上减小了阿贝误差。标定平台具有z/tip/tilt调节功能,保证了传感器的传感面和被测面板的被测面之间的装调对准。介绍了标定平台的组成和标定方法的原理,采用对称平行四边形机构实现了微位移调节,基于柔度矩阵法(CMM)分析了导向机构的输出柔度和行程。试验测得动平台行程为735.162μm,和有限元法(FEM)、CMM计算结果的误差分别为7.410%和4.633%,满足行程误差要求。经过标定补偿后,传感器的线性度由0.014 21%提高至0.006 231%。实验结果显示,该线性度标定方法精度高,标定后的传感器满足位移精密调节机构使用要求。     

两点法误差分离技术及其在临床测量中的应用

超精圆度精密主轴在磨削加工时,其圆度误差与回转轴线的误差运动具有相同的数量级,精确的识别和分离这两类误差,对于实现超精圆度加工具有决定性意义。本研究在多测头误差分离原理的基础上,提出了两点法误差分离技术(EST),建立了临床测量与计算机实时处理系统。试验结果证明,在临床测量系统中采用两点法EST具有足够的精确度,较之三点法简便易行,为超精图度磨削及其他精密加工和测量的研究工作提供了新的有效手段。     

MEMS器件圆度误差纳米级测量方法研究

为了测量毫米以下尺寸MEMS零件的圆度参数,建立了将扫描探针显微镜(SPM)系统的原子力测头作为测量传感器,配合精密回转气浮轴系实现对待测试件进行转位的测试系统;讨论了精密气浮轴系、驱动电机、装夹调心装置等关键部件的设计问题及测量系统的工作原理.应用测试系统测量了直径约为0.2mm的微细电极外表面形貌,对获得的表面数据进行了滤波处理,最后使用最小二乘圆度评定准则计算其圆度误差为3.210μm.这种方法可以为圆形MEMS器件的制造工艺提供可行的测量方法与手段.     

回转体零件装配同轴度误差的激光在线测量研究

给出了回转体零件同轴度误差的激光在线测量方案,应用激光位移传感技术实现了非接触、高精度的测点采集.同时,提出了传感器的空间布置和测试方案,基于该方案提出了同轴度误差的测量算法.实测结果表明,系统测量精度可达0.02 mm.     

同轴度检测系统多功能测头优化设计及误差分析

在现有的大距离分布孔系测量方法基础上,根据被测零件实际形状尺寸,研制出一种可互换式、多量程的自定心综合测头,实现对孔系零件的高精度、高效和智能化测量。主要介绍自定心综合测头的基本结构设计,提出了一种基于双轴倾角传感器的系统坐标系的建立方法。通过直流伺服电机带动转动机构实现测爪的伸出与复位,从而实现对孔隙内径的测量,然后通过前端的PSD传感器测得圆心坐标,并上传的上位机进行数据处理得到同轴度误差。最后对改进的测爪结构进行误差以及双轴倾角传感器的精度、安装误差对系统误差影响进行了分析。     

圆柱体零件圆度与圆柱度非接触测量系统

圆度和圆柱度是圆柱体零件的重要检测项目.针对目前圆柱体零件圆度与圆柱度采用人工接触式测量,存在效率低、精度差、易损伤零件等缺点,设计了基于激光位移传感器的圆柱体零件圆度与圆柱度非接触测量系统.这一测量系统基于误差分离技术,利用标准球和标准环规测量,分离出偏心误差、回转运动误差、导轨误差,进而提高检测精度.通过自律验证法,基于这一测量系统对不同圆柱体零件进行多组对比检测试验.试验结果表明,这一测量系统检测精度达到10 μm,可以实现圆柱体零件圆度和圆柱度的检测,提高检测效率和检测质量.     

高精度微球半径测量模型及圆度评定方法比较

提出了一种基于回转轴法和两点法原理的高精度微球半径测量模型，实现了基于半径变化量的微球圆度评定。建立了可以分离主轴跳动误差和计算各测量点对应半径的模型。利用团队开发的基于高精度气浮转台和两个迈克尔逊干涉仪的微球圆度测量系统，对标称直径为300μm、圆度为250 nm的红宝石球的赤道圆截面进行了扫描测量。将采用所建模型测得的微球半径与采用直径算得的半径进行对比，并通过最小区域法对所测微球圆度进行评定，结果表明：所建模型与传统直径评定方法得到的微球圆度分别为280 nm和403 nm,标准差分别为2 nm和23 nm,所建微球半径测量模型准确可靠，利用所建模型和最小区域法评定出的微球圆度更加准确可靠。所建模型可以方便准确地获得被测微球的半径，可应用于微球圆度准确评定。     

齿轮线激光三维测量仪的研制

快速获取齿轮全部齿面的三维误差信息,是表征复杂齿面质量的关键和前提。 本文基于激光三角测量原理,建立了齿 轮线激光三维测量模型,研制出齿轮线激光三维测量仪,可用于生产现场快速获取被测齿轮的三维齿面误差信息并进行质量评 定。 仪器采用立式结构,主要由基座、精密主轴、圆光栅传感器、控制系统、软件系统等部分组成。 精密主轴采用密珠轴系实现 高精度回转,保证了被测齿轮的高精度定位与回转。 在精密主轴周向布置两个高精度线激光传感器,并根据被测齿轮参数调整 其位姿状态;圆光栅实时获取精密主轴的回转角度,并触发采集器实时采集并记录被测齿轮左右齿面的几何信息。 开发了齿轮 线激光三维测量与评价软件,可实现齿轮齿廓偏差、齿距偏差、拓扑偏差等项目的测量与评定,能够满足 5 级精度齿轮的检测 要求。     

精密减速器角位移测量系统设计

为了实现对精密减速器输入端和输出端角位移的精密测量,建立精密减速器角位移测量系统。对该系统的机械结构、角度测量及标定方法、基于非线性最小二乘法的误差补偿模型进行研究。通过"立式筒状"结构和圆光栅角度传感器"前置"避免了传统检测仪的弱刚度结构和轴系形变对角度测量造成的影响。使用光电自准直仪与24面棱体结合的方式离散标定圆光栅角度传感器的角位移测量误差,研究基于谐波分析的误差补偿方法,对角坐标进行补偿,进一步消除误差。实验结果显示,通过优化检测仪的结构设计,角位移测量精度达到±7″;误差补偿后,角位移最终测量精度达到±2″,满足减速器角位移测量的高精度要求,对类似测角系统也有参考价值。     

基于VB的平面度仪智能检测系统的研制

在精密机械加工与装配过程中 ,工艺要求某些精密零件必须满足一系列的技术参数 ,这些技术参数直接关系到零件是否满足加工与装配工艺技术要求。本文介绍了一种新研制的以光栅数显表及光栅测微传感器为硬件 ,基于VB 6 0软件的精密装配零件———平面度仪的智能检测系统。该系统可以准确而高效地检测该精密零件的各项参数 ,并且可以在线测量 ,特别适合于实际生产中的质量过程控制。     

自研角度计量转台在圆分度器件校准中的应用

为了实现亚角秒级圆分度器件的高精度校准,建立了基于角度计量转台和自准直仪的角度测量系统,研究了基于无实物基准的圆分度误差检测方法和控制测量系统引入误差的策略。简要介绍了基于真空预载气浮支承和超声马达驱动的自研转台的结构,搭建了整个测量系统。利用圆封闭原理和最小二乘原理分析了圆分度误差的测量算法,讨论了测量过程的误差来源,并分析了抑制各误差源的方法。最后,在构建的测量系统上测量了多齿分度台的圆分度误差,并对测量不确定度进行了分析。实验结果表明：自研计量转台和被校多齿分度台的最大圆分度误差分别为0.12″和0.15″,测量不确定度为0.05″（k=2）。通过比对,表明测量系统能够实现亚角秒级圆分度误差的高精度校准。     

零件加工尺寸在线检测系统的设计与实现

为满足精密零件数控加工的高精度高效率的要求,设计并实现了零件加工尺寸在线检测系统.该系统能够实现自动测量、误差计算、显示测量结果并进行误差补偿等功能.实验表 明,该系统完全具有推广应用价值,在提高零件加工品质和加工效率的同时,还对推进加工测量一体化技术的发展具有深远意义.     

小直径固体火箭发动机包覆层厚度检测系统设计

为了实现小直径固体火箭发动机包覆层厚度实时、非接触且高精度的测量,设计了一套应用激光位移传感器实现高精度的非接触式测量系统。本系统通过伺服控制系统、大长度悬臂梁、激光位移传感器以及计算机控制系统的精密结合,保证了系统能够精准的对包覆层厚度进行实时在线测量。主要介绍了系统的构成、检测原理、误差分析以及部分实验分析。该系统操作简单、精度高且稳定性好,可以实现对小直径固体火箭发动机包覆层厚度的非接触实时在线的高精度测量,满足现场测量要求。     

曲轴连杆颈圆度误差跟踪测量策略

本文对曲轴连杆颈非圆磨削过程中圆度误差的在线跟踪测量策略展开研究,推导了测量系统跟踪运动方程,针对在频域分析时对3个传感器之间线性相关性的要求,论述了满足均匀采样的约束条件。为了提高圆度误差的在线测量精度,提出了运动状态下三点跟踪圆度误差分离方法,并详细论述了如何选择3个传感器安装角度来有效避免谐波抑制现象的产生。最后使用最小二乘法对进行圆度误差分离后的数据进行计算,并与圆度仪离线测量结果进行对比,结果验证了曲轴连杆颈圆度误差在线跟踪测量策略的正确性。     

高精度差动型激光多普勒大直径测量系统

研制了一种可高精度在线测量大尺寸回转体工件直径及圆度误差的差动型激光多普勒大直径测量系统 ,介绍了系统的测量原理及信号处理技术 ,分析了系统测量精度的影响因素     

大直径在线高精度测量不确定度分析

讨论了基于"弓高弦长法"测量原理,由3只精密激光位移传感器组成的大直径非接触在线测量装置的测量不确定度。针对被测大轴的尺寸,选择固定的弦长;基于两标准尺寸的外圆盘进行弦长参数的标定;通过3只传感器的对称布置、相对测量、多次测量求平均值等措施,简化了测量装置的结构、方便了标定和测量过程、提高了直径测量精度。对于直径500 mm~510 mm的大轴,当其圆度误差不超过30μm、3只传感器光线的不平行度误差小于0.5°、上下传感器的不对称小于1 mm、标定和测量时中间传感器光线不对中误差小于1 mm时,直径测量结果的不确定度小于3μm。     

球体圆度测量中光轴偏移对测量精度影响的实验研究

为描述光学精密位移传感器测量高端轴承球体圆度过程中,光轴与轴承球体赤道面存在一定的角度时对测量结果的影响,讨论了这种装置的工作原理及可实现的测量精度,从理论上分析了有一定倾斜时测量值与实际值之间的误差,同时通过实验测量,验证了该装置在测量轴承球体时测量误差与倾斜角之间的关系。评估了利用该装置测量高端轴承球体几何量,如圆度等时的精度上限,建立了一套利用精密光学位移传感器测量轴承球体几何量及误差评定的方法。该装置及测量方法可用于生产线上的在线检测。