主轴回转运动精度的计算机视觉测量系统

基于计算机视觉测量技术,建立了机床主轴回转运动精度测量系统。系统主要由CCD 摄像机、计算机和相应的图像处理软件组成。利用图像传感器记录靶标特征点运动轨迹,经过图像处理软件的数据处理,可直接测得主轴的回转运动。由于靶标特征点的提取直接影响系统的测量精度,因此提出了以圆形标记作为靶标图案,采用面积矩方法提取圆心来提高系统测量精度。在MATLAB 环境下编程实现图像处理和数据计算,采用最小区域圆法计算主轴回转误差。最后采用该系统对车床主轴进行了测量,试验证明,系统可以实现主轴回转运动精度的精确、快速测量,且精度达到微米级。     

高速旋转主轴径向跳动非接触测量

高速旋转主轴的径向跳动位移量测量对于精密机械运动精度或大型高速旋转机械的安全运转都具有重要意义。高速旋转主轴径向跳动位移量需非接触测量,从传感器选择,信号处理、控制和显示以及等几个方面介绍了无接触径向跳动位移量测控仪的原理。此种测量方法可广泛用于旋转机械主轴径向跳动、轴向跳动等的在线监测和安全监控保护,也可用于零件尺寸的检测。     

啮合分离测试技术进行齿轮在位测量时机床误差影响与消防方法

分析了啮合分离法进行齿轮在位测量时加工机床几何精度对测量精度的影响，指出机床径向误差是影响测量的关键因素，提出了在啮合线方向上修正机床主轴径向跳动的方法与初步实验结果。     

啮合分离测试技术进行齿轮在位测量时机床误差影响与消除方法

分析了啮合分离法进行齿轮在位测量时加工机床几何精度对测量精度的影响，指出机床径向误差是影响测量的关键因素，提出了在啮合线方向上修正机床主轴径向跳动的方法与初步实验结果。     

机床主轴纯径向跳动的轴心轨迹分析

首先指出机床主轴产生纯径向跳动的原因是轴承以及主轴颈存在形状误差，然后建立了当机床采用滑动轴承时主轴纯径向跳动的轴心轨迹数学模型，并对这一模型进行理论分析，得到以下结论：轴心轨迹为类椭圆，其长轴是短轴的两倍，旋转频率是主轴旋转频率的两倍。     

超精密机床主轴回转误差在线测试与评价技术

为了实现对超精密机床主轴回转误差的在线测试与评价,建立了纳米级在线测试与评价系统。对该系统所采用的测试仪器、干扰抑制、数据处理与指标评价方法进行研究。首先,在某台超精密切削机床上搭建了由5个电容传感器组成的5通道测试模块。接着,以多通道高速数据采集模块实现多通道位移数据模拟量的高速采集。然后,对采集的信号进行必要的干扰信号分离。最后,将5通道位移数据转换为易于理解的轴向误差和径向误差数据,并按照同步误差和异步误差进行分离。测试结果表明:该机床主轴工作转速下的径向同步误差为405 nm,径向异步误差为66 nm;轴向同步误差为59 nm,轴向异步误差为54 nm。能够实现超精密机床主轴回转误差的纳米级在线测试,对于超精密光学加工表面的误差溯源和机床主轴性能分析具有重要意义。     

主轴径跳的热误差分量分离及实验

为从机床主轴径向跳动中分离出热误差分量,提出一种沿圆周均布四点测量、采取周期截断差分处理来分离主轴径跳热误差分量的新方法。在某立式加工中心主轴径向均匀布置4个电涡流位移传感器和多个温度传感器获取测试数据,通过等周期截断并差分处理分离出热误差分量,再运用离散傅里叶变换分离出圆度误差和回转误差分量,结果显示热误差、圆度误差、回转误差分别为4.04μm、5.30μm、5.40μm。     

机床主轴径向误差运动在线检测与信号处理

在机床加工工件时,实时测量机床主轴的径向运动误差。测量对象是在该机床上加工的圆柱形工件,而不是通常所使用的标准棒。采用误差分离技术将工件的形状误差从所测信号中分离出来,实现在线测量主轴的径向误差运动。并采用基于自适应阈值的小波包算法去除加工时存在的噪声。同时,从谐波抑制特性和总体频域特性两个方面分析了测量系统频域特征。     

机床加工误差补偿信号的实时测量系统

机床加工误差补偿是提高加工精度的重要途径.正确测量机床主轴误差运动是实现加工误差补偿的前提.然而,这一测试问题一直未得到很好解决.本文提出的用差动传感器直接相对主轴表面测量的系统比较简单,容易实现,且为实时测量.该方法已用于车削加工误差实时补偿系统之中,取得了较好的效果.     

机床主轴运动误差的在线高精度测量

常规时域三点法误差分离技术可以在线测量机床主轴的回转运动误差，但初值问题是影响测量精确程度的主要因素。为此，作者提出了先使用频域法确定表面形状误差的误差初值，然后用时域三点法测量数控机床主轴运动误差的新方法。该方法有效地解决了限制时域三点法应用的初值问题，实验证实了该方法的正确性。     

干切滚齿机热变形误差模型及其误差补偿技术研究

针对YDE3120CNC干切滚齿机床,运用热传导形成温度梯度原理、金属材料热膨胀原理、材料力学中梁的伸长和弯曲变形理论基础,分析了该机床热变形误差,并提出了一种滚刀与工件主轴相对位移热变形误差数学模型。在此基础上研制了一套用于干切滚齿机热变形误差补偿系统,利用该系统从间接和直接的角度测量出滚刀与工件主轴相对位移,然后进行热变形误差补偿实验。通过该实验,验证了该机床热变形误差数学模型的正确性及可靠性,为干切滚齿机床在线热变形误差检测及补偿打下了基础。     

基于刀具偏转的机床主轴径向热误差的建模预测方法

为了有效地解决刀具实际加工位置对机床主轴径向误差的影响,提出了一种基于刀具偏转的机床主轴径向热误差建模预测方法。以立式加工中心HNC715主轴为研究对象,利用主轴分析仪对主轴径向热误差进行了数据采集,在分析了机床主轴径向热误差的数据后进行了线性回归分析,构建了不同转速下检测棒上下端径向热误差模型。通过对刀具偏转原理与检测棒上下端径向热误差模型进行分析,提出了机床主轴径向热误差综合建模方法,并对该方法进行了实验验证。验证结果表明:该机床主轴径向热误差综合建模方法有效且预测精度高。     

圆光栅配合自准直仪测量主轴径向运动误差

提出一种在线非接触式测量主轴径向回转误差的方法,为验证其准确性,搭建了主轴回转误差测量装置并进行了比对实验。该方法主要由圆光栅、读数头、环形平面镜以及激光自准直仪组成。首先,将圆光栅及环形平面镜安装在主轴上,并在双顶尖装置中将光栅安装偏心误差和平面镜与主轴不垂直误差进行标定。然后,将主轴安装在转台上,双读数头对径安装,自准直仪安装在平面镜下方。在主轴回转过程中,双读数头圆光栅可以测得主轴径向运动误差,自准直仪可以测得主轴径向运动误差方向上的偏摆角误差。最后,根据主轴上一点的径向运动误差及其在此方向上的偏摆角误差便可以计算出主轴轴向各个点的径向回转误差。设计了比对实验,结果表明在主轴径向回转误差为±12μm时,本方法与传统单向法比对残差在1μm以内。本文提出的主轴径向回转误差测量方法可以应用到精密主轴回转类装置中,实现在线检测主轴径向回转误差的目的。此外,该方法无需采用标准球,不受轴表面粗糙度、圆度等的影响。     

车床主轴回转精度测量系统的研制

车床作为制造业的基础设备,零件加工精度受到诸多因素制约,其中主轴回转误差是主要的影响因素之一.该车床主轴回转精度计算机测量系统由光电编码器、电涡流传感器、微机、变送器、数据采集卡及辅助工具构成.在测量车床主轴回转精度的同时,可获得与主轴角位置对应的径向跳动、端面跳动和角度摆动误差,使用数理统计法误差分离技术编制LabV...     

金属切削机床主轴运动误差影响的数学分析

在研究金属切削机床加工误差的基础上,针对机床主轴回转运动误差中的径向跳动误差、角度摆动误差和轴向窜动误差,以车床和镗床主轴为例,建立了主轴回转运动误差数学分析模型,从数学几何角度分别对上述主轴回运动城的加工精度影响结果进行了定量分析,并推导出了由此产生的各类加工几何误差不同的数学表达式。通过这些数学表达式可以定量地计算出机床主轴由于回转运动误差产生的加工几何误差数值。     

斜拉桥拉索径向畸变CCD图像的边缘检测与图像提取

径向畸变是CCD成像系统中的一种常见现象.提出了一种对斜拉桥拉索径向畸变CCD图像进行边缘检测和图像提取的算法.首先,在图像的预处理阶段,对原始图像进行灰度化和滤波处理.其次,运用边缘检测、边界跟踪及Hough变换获得了拉索轮廓的连续边界.最后,利用原始的灰度图像和基于拉索轮廓的掩模板,获得了无背景的拉索表面图像.该算法在斜拉桥拉索表面伤痕检测中得到应用,结果表明该算法对径向畸变的CCD图像能有效地进行边缘检测和图像提取.     

提高主轴旋转精度的方法

机床主轴的旋转精度通常指的是主轴锥孔表面径向跳动量的大小，它是标志机床最主要的技术指标之一.对多数机床主轴结构即前、后支承为滚动轴承（简称轴承）而言，旋转精度取决于轴承和主轴本身精度以及钳工装配技术。当进入装配的零件精度确定之后，钳工装配技术是影响机床主轴旋转精度主要因素。为了经济有效地确保机床主轴的旋转精度，在装配中通常采用"定向装配"或称同位同侧装配法，以零件制造误差相互抵消的方式使主轴旋转精度尽可能地提高。一、机床主轴与前、后轴承精度对旋转精度的影响由于主轴前端锥孔对轴颈的径向跳动和前、后轴…     

挠性接头薄筋厚度的高精度在线测量系统研究

本文使用基于机器视觉的显微测量技术对挠性接头的薄筋厚度进行高精度在线测量。测量时,挠性接头的薄筋轮廓经光源照明后,通过高放大倍率成像镜头成像在CCD上,薄筋轮廓图像经图像预处理、分割、边缘提取、参数计算等一系列图像处理后,最终得到薄筋厚度的实际尺寸。经实验证明,系统测量重复性精度为±0.4μm,不确定度优于1μm。     

基于三点法的主轴回转精度实验分析

应用三点法的测量系统,对气浮主轴的回转精度进行测量。该测量系统主要由纳米级圆度的标准球、多通道双灵敏度电容位移传感器组成。通过搭建实验平台,建立误差分离模型,对三点法测量气浮主轴回转精度进行分析,利用误差分离算法对实验得到的数据进行处理,然后利用MATLAB对测得的原始数据进行仿真,得到气浮主轴在不同转速下的回转精度。分析出不同因素对回转误差影响的趋势并进行归纳,为气浮主轴回转精度的控制和在线监测提供了理论依据。     

机床主轴系统热变形分析与实验研究

对机床主轴系统的发热与变形情况进行理论与实验研究。对主轴系统进行受力分析,建立三维模型。运用传热原理对机床主轴系统的温度场进行有限元热特性分析,得出机床主轴高速运转下的热变形的仿真结果,机床主轴系统最右端轴向伸长3μm,上翘9.1μm。在此基础上开展实验,借助红外温度传感器与位移传感器测得机床主轴系统的热变形,验证了有限元分析得合理性,为下一步的机床热误差补偿提供必备的条件。该机床主轴系统的热变形在径向和轴向的差别较大,后续热误差补偿应主要考虑径向变形。