片层体积无损测量装置体积测量系统研究

研究了在基于片层体积测量的三维无损测量装置中,体积测量系统的总体设计、各零部件的选型和设计、以及体积测量系统的误差分析和补偿。根据体积测量系统功能需求,设计高精度溢出容器的溢出口、溢出管角度。同时经过理论分析可得被测物体的周长与片层体积测量误差呈线性关系,通过实验建立体积测量系统输入端与输出端之间的联系,并通过测量的实验数据拟合出体积测量系统总误差补偿公式,实现被测物体在体积测量系统中的分层误差补偿,经过误差补偿的片层误差均值由0.0842cm3优化到0.0071cm3,误差补偿效果明显。     

虚拟切片无损测量片层质量检测系统优化研究

基于虚拟切片无损测量方法具有测量精度高、成本低、数据测量与处理快、可测量物体内部轮廓等特点。由于测量质量精度高,其测量装置中精密片层质量检测系统精度是研究的关键技术之一,直接影响微小单元体质量的计算精度。运用误差补偿与误差影响因素正交实验等技术手段,对精密片层质量检测系统的误差分析及优化。实验结果证明,实现了片层质量平均相对误差从19.36%降至5.52%,并且在各片层厚度条件下,相对误差皆保持平稳幅度。     

虚拟切片无损测量精密进给系统误差补偿研究

虚拟切片无损测量装置可改进传统三维无损测量装置的不足,具有测量精度高、成本低、数据测量与处理快、可测量物体内部轮廓等优点。其中,精密进给系统是该装置的关键子系统,精密进给系统是影响片层质量精度的直接因素,同时也间接影响微小单元体质量的计算精度,因此,提高精密进给系统精度是优化基于虚拟切片无损测量装置的关键问题。通过对该装置精密进给系统的误差分析及误差补偿研究,实现精密进给系统误差均值从±0.008mm到±0.0056mm的优化,验证测量点中误差补偿成功率91.5%。验证结果证明误差补偿效果明显且稳定。     

重量载荷对片层质量检测系统精度影响研究

基于虚拟切片三维数字化无损测量方法具有测量精度高、成本低、数据测量与处理快、可测量物体内部轮廓等特点,由于测量质量精度高,其测量装置中精密片层质量检测系统精度是研究的关键技术之一,直接影响微小单元体质量的计算精度,而重量载荷则是片层质量检测系统精度的主要影响因素。通过片层质量计算推导过程与工程力学有限元分析,量化重量载荷变化对片层质量误差的影响,并研究可行有效的误差补偿方法,最后通过验证实验证明该误差补偿方法具有可靠性。     

基于虚拟切片三维无损测量方法装夹机构优化设计

根据虚拟切片三维无损测量技术装置要求,研究设计了一套可用于夹持多种不规则刚性物体的装夹机构。设计的装夹机构采用单向齿锁紧方法、形心夹持以及杠杆式弧形夹持方法。利用单向齿锁紧方法设计一组可单向旋转反向自锁机构,实现锁紧定位的环形转盘,定位精度可达0.05°;利用形心夹持以及杠杆式弧形夹持方法设计一组可灵活夹持多种不规则刚性物体的夹持机构。整套机构没有过盈配合,装卸便捷。能够有效快速完成虚拟切片三维无损测量中被测件定位装夹要求,并可用于高精度装夹不规则零件的装夹机构或夹具。     

高温热物体在线检测与诊断系统的研究

本文阐述了利用固体摄像原理在线检测高温热物体棒材直径的检测装置。提出了物体在视场中运动时的相对监测与诊断系统,分析了检测系统的误差,设计了误差修正公式和补偿方法。文中最后给出了测试系统的综合测量结果。该检测装置不仅可以实现在线检测热轧棒材、线材及板带材等,而且还可以用于对其它高温热物体进行在线监测与诊断。     

基于MSP430的移动式高精度涡街流量计的设计

针对传统流量计存在精度低、适应性不强以及结构复杂等缺点,设计了一种高精度便携式涡街流量计。系统以低功耗处理器MSP430为控制核心,利用"卡门涡街"原理实现流量的测量,利用压电传感器实现待测流体频率的测量,通过传感器组测量待测管道中流体的温度、压力值,采用IAPWA-IF97公式来补偿待测流体的密度,最终计算出待测液体的流量值。实际测试结果表明,系统能有效地测出待测管道中的液体流量,且测量精度高,误差小于1%。     

线结构光测量数据的自动拼合方法

提出了一种由三坐标测量机、线结构光测头和回转工作台构成的四轴扫描测量系统。在该系统中使回转工作台相对于测量机的工作台倾斜一定角度放置，在一次装夹下可测量物体的四周和顶部。为了将多角度下测量的数据拼合在一起，建立了数据自动拼合的数学模型，提出了转台轴线方向检测装置和检测方法，以此为基础对自动拼合模型进行简化并求出其中的未知参数。对多片数据的拼合精度进行了测试和分析，对一典型样件进行测量。结果表明，该方法能在一次装夹下完整测量结构复杂的形体，测量数据的拼合具有很高的精度。     

在线测量系统测头误差补偿技术研究

通过分析在线测量系统测量过程中触发式测头测量结果的误差组成元素及其产生的原因,建立了测头标定的数学模型,并通过最小二乘法进行解算,提出通过对测头半径进行补偿来减小测量误差的新方法,该补偿方法综合考虑了实际测量过程中测头预行程误差、测头各向异性、测头偏心误差等影响因素,并利用双线性插值法建立测头半径补偿值与测点法矢方向之间的映射关系,来计算拟合任意法矢方向的半径补偿值。最后通过实验验证,对比补偿前后的测量结果,结果表明补偿后的测量系统测量精度有明显提高。     

基于微滴喷射的3DP工艺中渗透误差补偿算法

在微滴喷射3DP工艺中,由于粘结剂渗透引起的误差是影响打印模型精度的主要因素之一,为了得到高精度的打印模型,减小渗透误差的影响,需要对渗透误差进行补偿。因此,针对微滴喷射工艺渗透误差提出了一种补偿算法,将渗透误差分解成为Z方向以及XY方向的两个分量后,依次对它们进行补偿。采用基于点偏移的补偿方法对Z方向渗透误差分量进行补偿,保证了STL模型补偿前后的完整性,简化了计算模型,实现了Z方向误差的补偿。然后采用基于分层平面偏移的分层补偿方法对XY方向渗透误差分量进行补偿,在分层过程中依据STL模型每个层面上三角面片角度特征进行相对应的分层平面偏移的补偿计算,实现了STL模型XY方向渗透误差分量的补偿。经过试验验证：通过先后对设计样件进行Z方向渗透误差分量补偿与XY方向渗透误差分量补偿计算,实现了对STL模型的渗透误差补偿功能。补偿后的尺寸误差以及圆度误差明显减少,综合补偿后打印样件尺寸更加接近设计尺寸,使其精度得到了提升。     

车载经纬仪的测量误差修正

载车平台变形会直接导致经纬仪方位旋转轴线产生倾斜,从而影响经纬仪的测角精度。为补偿测角精度,实现活动站测量,通过球面几何推导了平台变形对光电经纬仪测角误差影响的修正公式,利用光电轴角编码器精度高、采样频率高的特性,测量出经纬仪坐标系倾斜,经过坐标变换推导出经纬仪倾斜角和倾斜方向,该测量装置通过时统终端与经纬仪望远系统同时记录测角数据及倾斜数据,从而对测角误差进行修正。实验结果表明,该方法能够实时有效地补偿因平台变形而带来的测角误差,使经纬仪不落地测角精度控制在20″内,为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

片层体积无损测量装置误差分析与补偿研究

为了提高片层体积无损测量装置实验精度,建立了实验装置误差模型并对误差补偿进行研究。运用多体系统理论的齐次矩阵变换在平口钳、运动平台、夹具上建立各自坐标系,对实验平台各相邻构件几何误差进行系统分析,并根据误差传递关系,建立了实验装置综合误差模型。基于点在空间坐标系下矢量表达的补偿方法,通过测量辨析,完成了对误差补偿模型参数的确定。通过补偿验证,实验装置精度获得了较大提升。表明该方法能有效地对实验装置误差进行补偿,为实验数据采集提供精度保证。     

便携式车轮直径激光测量仪的研制

为实现列车车轮直径快速、精准、非接触测量,设计了一种便携式车轮直径激光测量仪,给出了测量仪的测量原理、总体设计以及软硬件设计。该测量仪通过一维激光位移传感器和磁栅位移传感器扫描获得被测车轮滚动圆的一段圆弧的离散坐标值,由蓝牙将测量数据传送到工业手机的专用软件中,通过数据处理和误差补偿,最后采用最小二乘法拟合圆计算得到被测车轮的直径。通过实验验证,该装置的测量误差小于0.1 mm,重复性误差小于0.08 mm。     

线结构光测头的误差补偿

提出了一种线结构光测头误差检测和补偿方法。通过对线结构光测头测量精度的误差来源进行系统分析,确定测量过程中光平面倾斜和光条宽度的变化是产生测量误差的主要因素。提出了倾斜误差的检测方法并设计了检测装置,利用改进的BP神经网络模型实现了倾斜误差的补偿。实验证明,该方法能在很大程度上提高线结构光测头测量数据的精度,补偿后的误差接近光平面倾斜角度为零时的误差。     

复杂曲面零件加工精度原位检测系统的残余误差补偿

复杂曲面零件数控加工后直接进行原位加工精度检测和误差补偿,是实现精密产品闭环制造模式的有效途径。原位检测系统的误差来源于测量系统误差和机床运动系统误差,经相关的误差分离与误差补偿后,仍存在较大的残余误差,影响检测精度及其推广应用。针对原位检测系统的检测精度问题,开展检测系统残余误差的回归建模与补偿研究,在机床几何误差、测头半径误差以及预行程等基本误差补偿的基础上,建立基于偏最小二乘回归分析算法的误差回归模型,实现曲面零件测点法矢方向的检测数据二次补偿。在算法实现的基础上,列举复杂曲面零件进行数控加工与在线检测的试验研究。试验结果表明,二次误差补偿方法可以进一步提高原位检测系统的检测精度。     

无参考坐标点下光学扫描测量系统的理论研究

通过对CMM和光学扫描测量系统进行组合，建立了一种无需被测物体参考坐标点的光学测量系统的教学模型及误差模型，对设计无需参考坐标点的光学扫描测量系统提供了一种理论分析。     

三自由度并联姿态测量机构及其运动学参数最优化设计

提出了基于并联结构的三自由度姿态测量机构，将其连接到三自由度串联结构位置测量装置末端可以实现对被测物体六自由度位姿的综合测量。该测量机构克服了并联机构运动学正解的困难，得到运动平台姿态坐标参数的显式解。建立了基于全微分理论的姿态测量机构坐标参数误差模型，实现机构运动学参数的优化设计。误差因子分析使得机构运动学参数设计更为合理。     

工业CT载物台无线遥控控制技术能研究

针对工业CT运动控制系统存在的弊端,其主要完成被测物体的旋转和平动以及与射线源一探测器组合之间物理位置的相对运动,而径向和层厚等方向的调节就需要其他的辅助装置的独立运动轴进行手动操作控制其位置,而且在实际操作中繁琐耗时且不容易控制．为减轻扫描主控系统的负担,降低其集成的复杂度以及提高控制控制系统性能,提出了一种基于射频调制解调技术的无线遥控控制方法和基于单片机的步进电机快速准确控制方法的载物平台,实现被测物体在径向和层厚方向的运CT成像质量。     

基于静力平衡原理的三维均质实体测量方法

提出一种基于静力平衡原理的三维均质实体无损测量方法,测量方法根据杠杆平衡系统中力的变化间接实现无损分层测量,以杠杆平衡系统中力与力矩平衡和其与实体重量的关系为基础,通过按一定方向越过支点微小位移,测量杠杆平衡系统中实体每个不同位置的受力变化大小,求解被测实体各片层的质量和相应片层的重心坐标值,建立各片层质量和所含微小单元体的方程组及重心坐标方程组。然后通过智能计算求解方程组,获得各单元体的质量和空间坐标值,进而对获得的点云数据进行图像重构。重点论述了基于静力平衡原理的三维均质实体无损测量方法的测量原理、组成和其数学模型的建立及其求解分析。     

转台工作面角位置测量装置误差分析与补偿

针对特定转台轴端角位置检测误差不能反映实际产品工作面空间角位置的问题,介绍了一种以圆光栅和水平电容传感器作为测角元件的转台工作面空间角位置定位测量装置。以提高空间测角精度为目的,重点对装置各项误差因素进行归类分析。除光栅和传感器分别存在的分系统测角误差外,测量装置还存在转轴与测量基面不平行、传感器敏感轴与测量基面不平行等误差项。为修正测角系统误差,根据圆光栅旋转面、传感器敏感轴、转轴轴系、测量基面的空间几何关系建立数学模型,分析系统误差影响因素。最后利用分度误差在0.3″高精度转台对校准装置进行标定,并利用径向基函数(RBF)神经网络建立误差补偿模型,对系统测角精度进行修正,使系统最大误差值由13.75″下降至2.9″,满足了3″以内的测角精度需求。