激光聚变靶丸内表面轮廓测量系统的研制

针对激光聚变靶丸内表面轮廓高精度无损测量的迫切需求,研制了一套激光聚变靶丸内表面轮廓测量系统。该系统通过最小二乘算法(LSC)计算出靶丸回转偏心量,并利用偏心调整台对靶丸偏心进行自动快速调整;然后,系统软件控制气浮回转轴承驱动靶丸旋转,利用激光差动共焦传感器(LDCS)轴向响应曲线过零点及光线追迹算法精确计算出靶丸内表面轮廓上每个采样点的几何位置;最后,对靶丸内轮廓测量数据进行LSC评定得到其圆度信息。实验证明,靶丸回转偏心的自动调整时间可达22s,当采样点分别为1 024,2 048及4 096时,靶丸内轮廓测量时间分别可达10,20及40s,且圆度测量标准差可达19nm(1 024点)。该系统实现了靶丸回转偏心的自动快速调整及其内轮廓的高精度、无损、快速、自动测量。     

螺旋锥齿轮磨齿机砂轮位置误差与齿轮齿面误差的关系

研究砂轮主轴偏心误差及垂直度误差对齿面误差的影响规律,目的是研究它们之间的定量关系.基于展成法加工大轮,由啮合原理建立无误差砂轮与有误差砂轮情况下的大轮齿面方程,通过理论齿面与误差齿面的差曲面得到实际齿面的法向误差.提出主轴偏心误差及垂直度误差的误差敏感方向概念和确定误差敏感方向的计算方法,得到误差敏感方向上砂轮位置度误差量与齿面误差的关联规律,以及发生砂轮位置度误差时齿面误差的分布规律.研究内容与方法有助于螺旋锥齿轮齿面误差溯源与齿面加工反调.     

卫星光通信光学天线轴间距的精确调试

卫星光通信系统的光学天线由物镜和目镜构成,两者在光轴方向的间距对系统的发射和接收性能有重要影响.轴间距通常由干涉仪确定,但干涉仪与光学天线的工作波长不同时会引起镜头组焦距变化,导致物镜和目镜的轴间距存在偏差.为了能利用单波长干涉仪精确调试物镜和目镜的轴间距,本文根据光学天线在干涉测量装置中的程函方程,研究了因波长差异引起的物镜和目镜的轴间距变化量与干涉条纹变化量的相应关系,并据此提出一种能精确调试光学天线物目镜轴间距的方法.提出了几种检验该方法有效性的验证方案,包括实验验证和计算机仿真验证两大类.基于计算机仿真的验证结果表明,卡塞格伦反射式光学天线和透射式光学天线轴间距模拟调试误差分别＜15%和＜3%,仿真误差满足使用要求.     

一种圆柱度测量基准的误差分离方法

通过对主轴回转误差运动的分析，结合三点法圆度误差分离技术，提出了一种完全分离圆柱度测量基准误差的分离方法，即利用主轴回转轴线平均线、测量传感器及直行导轨之间的空间位置关系，建立相应的坐标系，在分离出被测截面圆度误差、最小二乘圆心初始坐标的基础上，完整地分离出影响圆柱度精密测量的径向回转运动误差和导轨的直行运动误差。该技术不仅可以消除测量基准误差对圆柱度测量精度的影响，还可以实现主轴回转误差、导轨直线度以及导轨对主轴平行度误差的精密测量，对高精度误差补偿加工和机床的精度检验也具有重要意义。     

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。     

光电测量系统畸变的实时数字校正

根据视场角为70°的大视场光电测量系统中光学系统产生畸变的机理及径向变化的特点,设计了由11个等距激光目标点组成的畸变检测装置。对于不同的光学测量系统,按照畸变检测的三个步骤对光学系统的畸变进行检测,根据测量得到的系统畸变变化情况,拟合出实时测量时目标点在线阵CCD上成像位置的补偿方程,编写出成像位置数据采集及实时处理的补偿程序,提高了测量系统实时测量的精度。在对焦距为29.98 cm的光学系统进行实际校正测试中,结果表明,当目标物距为1 651.59 mm、物高为400.007 mm时,按照拟合的二次补偿方程进行计算补偿,可将畸变误差从校正前的-0.026 4 mm提高到校正后的-0.002 9 mm,并使系统整体检测精度从0.36%提高到0.04%。     

用转轴径向位置测量法诊断机器故障

用非接触式位移探头和前置放大器构成的旋转机械轴振动监测传感器系统,其输出信号电压包括交流电压分量和直流电压分量两部分。交流电压分量信号用于测量转轴在垂直于其轴心线方向上的一种动态运动,即径向振动。在轴振动监测器上所显示的交流电压信号部分,是以mils或μm为单位表示的轴通频振动位移峰-峰值,目前已作为一种工业标准(如美国API670标准)在工业界得到了广泛的应用。另一部分是直流电压分量信号,这一电压值正比于探头端面与被监测转轴表面之间的间隙值,表明转轴在轴承中的径向位置。在大多数情况下,都没有用上这种有价值的机器运行静态信息。实际上,在机器监测诊断和安全保护方面,测量转轴径向位置和测量转轴轴向位置一样,能提供重要的有关机器转轴的运动信息,也是旋转机械故障诊断的一个重要内容。 在机器运行中,由于联轴器对中的平行度和角度误差,管道和基础变形等引起附加的外部载荷,以及由于密封摩擦、齿轮和轴承热变形、流体力等产生的内部     

静电传感器对滑油系统磨粒 电量测量方法研究

根据静电感应原理,磨粒出现在空间不同位置时,静电传感器电极感应到的电荷量相差很大,由于磨粒出现的位置是未知的,因此很难精确测量磨粒的带电量。借助数学模型,对传感器输出信号与磨粒的关系进行仿真分析。由仿真结果可知,信号的幅值与磨粒携带的电荷量以及磨粒在传感器中所处的径向位置有关;而在已知管道中滑油流速分布的情况下,脉冲宽度只与径向位置有关。提出了通过脉冲宽度确定磨粒所处的径向位置,根据传感器在该径向位置处的灵敏度获得比较准确的磨粒带电量的测量方法。通过带电油滴模拟磨粒,对该方法进行实验验证,实验结果与仿真分析结果基本重合,该方法的测量结果与通过静电计测得的结果相比,误差不超过5%。     

应用坐标变换动态修正光电经纬仪脱靶量

分析了目前采用的脱靶量修正模型的适用条件,采用坐标变换法推导出经纬仪脱靶量修正公式,获得了与球面三角学相一致的推导结果,并在此基础上推导出成像系统无照准轴平行约束条件的通用脱靶量合成公式.采用光学系统的物方焦点作为摄像机系统的投影中心,推导出投影中心与经纬仪回转中心不重合条件下摄像机投影中心在测量坐标系中的坐标值.经测量设备的实际验证表明,该修正方法突破了现有修正模型的局限性,适用于多传感器经纬仪成像系统.对于水平不平行度为6.13°,物方焦点到固联中心的距离为0.247 m的成像系统,脱靶量合成修正误差＜16.0"(高低角为65°);投影中心位置误差＜0.04 m.     

机床精度检验方法讲座:第二讲 工作台面平面度的检验

一、平面度的概念、允差及其评定方法 平面度的概念、允差及评定方法,在不同的标准中。有不同规定,现归纳分述如下。 1.允差以相对平面的变动量来表示 在“形状和位置误差测量”标准中指出:“平面度误差是被测实际表面对平面的偏离量。”其误差以“包容实际表面的两平行平面最小区域宽度f”来确定(见图1)。用这种方法所确定的误差,是唯一的,也是最小的。 由于机床工作台面尺寸较大,倘若再找包容面、求出符合定义的误差,那就更麻烦了。因此。国外一些机床精度标准(如ISO、西德标准等)规定,以表面上相距最远的三点、所建立的平面来评定误差,…     

大距离孔系同轴度测量装置专用校准系统研究

针对大距离孔系同轴度测量装置精度校准的问题,对同轴度误差来源、多孔系工件同轴度测量方法、误差计算模型方面进行了研究,对孔系同轴度测量装置校准系统的原理与组成进行了归纳,建立了校准系统的结构与控制模型,提出了一种专用校准方法,通过提供一组轴线位置变动量已知的标准孔系模拟装置,将同轴度测量装置测得值与标准值相比较,以此得出了被校准装置的测量误差。该校准系统由自行设计的三维精密运动平台与标准环规组成,采用光栅尺作为系统定位元件,采用TMS320F2812作为系统的主控芯片,并提出了基于最小二乘原理的同轴度最小区域算法。研究结果表明:该校准系统分辨率达到1μm,系统不确定度达到8.12μm,能够快速、有效地校准大距离孔系同轴度测量装置的精度误差。