激光光线漂移抑制与补偿方法综述

寻求减少或消除激光光线漂移对测量影响的方法与技术,是高精度激光测量,特别是激光准直测量获得成功的关键。就激光光束漂移抑制与补偿方法、原理与装置,各种方法的特点以及其发展趋势进行叙述。     

大型数控机床导轨直线度误差测量与实时补偿

以试切工件的方式研究大型数控机床导轨的直线度误差。用安捷伦激光干涉仪分别测量机床和工件的导轨直线度误差,提出一种混合建模方法。并针对FANUC CNC系统的外部坐标原点偏移功能研制了一种直线度误差实时补偿器。结果表明:通过补偿,直线度误差减少60%以上。不过为保证补偿方案的有效性,机床后续的补偿加工行程需要与误差建模行程一致。     

直线度误差测量的一种方法

本文提出了一种新的直线度测量方法,该法简单而精确。     

导轨直线度的测量

1.直线度误差分析 （1）直线度误差定义根据GB1958—1980国家标准规定,形状误差即被测实际要素对其理想要素的变动量,理想要素的位置要符合最小条件。所谓最小条件是指被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小,这样的直线度误差定义包含三种情况：     

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。     

基于激光干涉仪的直线度误差测量

机床导轨直线度误差的测量方法有很多种,其中最常用的是水平仪法、自准直仪法和平尺法。主要介绍的是用激光干涉仪测量直线度误差的方法、原理及误差分析,并提出为减少测量误差在测量过程中应注意的几个问题。     

六方水泵传动轴的直线度测量与校直方法研究

采用激光位移传感器对六方水泵轴的直线度进行直接检测,引入效率极高的矢量校直方法,开拓出对具有直线度要求的工件进行检测与校直的新途径,并采用反向法进行机床自身导轨误差分离,极大地提高了相同硬件条件下的检测精度。     

偏振调制测距系统频率漂移误差及其补偿

偏振调制测距方法中,频率测量的稳定性是影响测距精度的关键因素。为提高偏振调制测距系统中频率测量精度,提出一种双向扫频频率测量方法。分析了偏振调制测距原理及测频精度与测距精度的关系,探讨了频率漂移量的影响因素和频率漂移规律,证明调制深度和热致附加相位差是影响频率漂移的重要因素。利用正向扫频和反向扫频时频率漂移方向相反的特点,提出频率漂移误差补偿方法,可在低调制深度条件下补偿热致附加相位差引起的频率漂移。对距离为15.23m的目标进行测量,频率测量标准差从3.822 9×104 Hz减小到5.807 5×103 Hz,测距误差从7.513 7mm减小到0.866 7mm,验证了该方法的有效性。     

计算机在直线度误差测量中的应用

计算机在直线度误差测量中的应用四川省泸州化工学校（６４６００５）罗俊１建立正确合理的数学模型建立测量直线度误差的数学模型方法较多，下面介绍两种：１．１按两端点连线处理数据所获得的模型用被测实际线的两端点建立的理想直线作为评定基准来评定该实际线的直线度...     

基于激光准直的直线度误差自动测量系统

介绍了基于激光准直原理的直线度误差自动检测方法，详细分析了激光器、传感器信号处理电路和数据采集处理系统的设计。软件开发时结合了直线度误差的两类测量方法和两种误差评定方法，不仅能与激光准直仪、电子水平仪、光学自准直仪等多种仪器配合使用，而且采用了符合最小条件原理的两条理想包客参考直线精确计算直线度误差，具有运算精度高、运算速度快的特点，应用袁明系统性能稳定可靠，具有推广应用价值。     

激光测量几何误差补偿算法

激光技术作为重要的测量手段,已经被广泛的应用到精密运动控制系统中。激光测量误差直接影响到运动控制系统的控制精度,其中阿贝与余弦误差等几何误差对激光测量精度影响显著,在精密运动控制中必须予以补偿与校正。以精密运动台多维激光测量模型为基础,介绍了阿贝与余弦误差产生原因。在不考虑激光干涉仪的加工和安装误差的情况下,推导了运动台存在倾斜角度下的阿贝与余弦误差计算模型,在此基础上给出了激光测量数据误差补偿模型,以实现测量数据的实时补偿与修正。算法已经成功应用在实例中,表明该算法的有效性与可靠性。     

基于多波长协作的切削液残留表面激光位移测量误差补偿方法

在加工测量一体化过程中,工件表面切削液残留形成的油膜会严重影响光学在机测量的精度。 现有的误差补偿方法通 常需要获取油膜介质的先验信息,如成分、厚度等。 而这些信息受加工形质、切削液随机分布等因素的影响难以实时获取。 为 此,本文提出一种基于多波长协作的切削液残留表面激光位移测量误差补偿方法。 首先设计并搭建了基于激光三角位移测量 的多波长激光测量系统,可利用多波长激光测量同一被测点位移。 通过引入柯西色散规律,建立光学系统与激光波长的解析关 系,并基于此推导出多波长激光测量内在的差分特性,最终实现误差补偿。 本文依此方法进行了实验。 结果表明补偿后测量误 差绝对值小于 0. 01 mm,与未补偿的测量数据对比,误差降低了至少 92% 。     

基于滑模算法的激光测量平台动静态误差补偿仿真

以自主搭建的点激光位移传感器为基础,以滚珠丝杠装载步进电机作为运动系统,考虑运行过程中可能产生的静态误差和动态误差,进行误差分析和补偿研究;利用滑模控制具有抗扰动的特点对电机进行闭环控制,消除部分动态误差;使用综合几何误差建模对静态误差进行分析,搭建静态误差数学模型,提出静态误差补偿的控制方法;利用MATLAB对数学模...     

激光跟踪仪测角误差补偿

由于激光跟踪仪的角度测量精度直接影响仪器的测量精度,本文提出了用自准直仪结合多面棱体对跟踪仪金属圆光栅测角误差进行离散标定的方法。研究了基于谐波分析的误差补偿方法,取金属柱面圆光栅测角误差中幅值较大且相位基本不变的谐波分量建立了补偿模型,避免了最小二乘法不收敛的问题。分析了标定测角误差的不确定度,结果显示：水平测角精度补偿前后分别为1.60"和0.90",俯仰测角精度补偿前后分别为4.89"和0.91",精度分别提高了44%和81%,从角秒级提高到了亚角秒级。结果表明,提出的方法可为激光跟踪仪水平和俯仰轴系提供测角误差补偿,对类似测角系统的误差补偿也有参考价值。     

逗号刮辊直线度检测及误差评定系统

开发一套逗号刮辊的质量检测系统,研制一套逗号刮辊刀口直线度检测系统,进行逗号刮辊关键加工面的质量检测,对解决当前企业的质量检测问题具有重要的实用价值。能够精确检测逗号刮辊刀口的直线度,并提供具体的加工误差数值,使企业可直观的发现误差较大的位置,以利于及时发现并解决问题。介绍了系统检测平台的设计和基于VC的数据采集及误差评定系统设计。     

Thermally induced volumetric error modeling based on thermal drift and its compensation in Z-axis

Traditional thermally induced volumetric error modeling requires 21 geometric error components at different temperatures. Taking thermal drift errors into account, 30 geometric errors are described to model volumetric error in this paper. The main sources of thermally induced volumetric error are positioning errors of each axis and thermal drift errors. An experiment on milling and boring machine is carried out, which shows that volumetric error in Z-axis is affected significantly. To compensate volumetric error of Z-axis, a model of positioning error is proposed based on nut temperature. A finite elements analysis of headstock thermal characteristic is carried out, and error chain is established, which shows the main source of thermal drift of Z-axis is ram expansion. Thermal drift compensation system of Z-axis is developed based on Invar metal and thermal error compensation module of Siemens CNC system. Therefore, the positioning error and thermal drift of Z-axis are compensated. The thermally induced volumetric error in Z-axis is reduced by 80 % after compensation.     

基于激光干涉的长导轨直线度误差测量

介绍了一种基于激光干涉的长导轨直线度误差测量系统。由氦氖激光器产生激光光束,经准直后投射到被置于被测导轨上作为接收靶的楔形光学玻璃板上,产生干涉。将接收靶沿被测导轨移动,如果导轨有直线度误差,则接收靶过桥与导轨的接触点所形成的直线角度发生变化,导致干涉条纹发生移动,通过检测干涉条纹变化量就可以得到导轨的直线度误差。将光电传感器检测得到的干涉条纹移动量送入单片机系统处理,得到被测点相对于准直光束的偏移量。最后对系统进行了实测实验。实验表明:用该装置检测长度为50m的长导轨,直线度误差仅为623.103μm。     

An integrated error compensation method based on on-machine measurement for thin web parts machining

Thin webs are widely used in the aerospace industry for the advantages of compact structure, light weight and high strength-to-weight ratio. Due to its low rigidity, serious machining error may occur, therefore, Finite Element method and mechanism analysis are usually utilized to modeling its deformation. However, they are very time-consuming and only suitable for elastic deformation error. In this study, an integrated error compensation method is proposed based on on-machine measurement (OMM) inspection and error compensation. The OMM inspection is firstly applied to measure the comprehensive machining errors. The Hampel filtering is then used to eliminate outliers, followed by the triangulation-based cubic interpolation as well as a machine learning algorithm which are used to establish the compensation model. At last, the real time compensation of high-density cutting points is realized by developing the compensation system based on External Machine Zero Point Shift (EMZPS) function of machine tool. Three sets of machining experiment of a typical thin web part are conducted to validate the feasibility and efficiency of the proposed method. Experiment results revealed that after compensation, the comprehensive machining errors were controlled under different machining conditions and 58.1%, 68.4% and 62.6% of the machining error ranges were decreased, respectively. This method demonstrates immense potential for further applications in efficiency and accuracy improvement of thin-walled surface parts.     

光镊系统随机漂移建模和误差补偿

针对光镊系统本身噪声对测量精度的影响,提出了一种光镊系统随机漂移误差的有效补偿方法。首先,介绍了时间序列分析法和卡尔曼滤波技术,基于时间序列分析法建立了光镊的随机漂移误差模型;然后,用基于时间序列模型的卡尔曼滤波方法来减小该漂移误差。采用提出的方法对光镊设备实测数据的误差进行了补偿,结果表明：数据的误差方差由补偿前的188.90 nm²减小为8.41 nm²。计算补偿前后的艾伦方差可知,系统在平均时间为1 s时可使最小位移误差从 0.7 nm降低到0.1 nm。得到的结果显示：提出的滤波方法有效地抑制了光镊系统的漂移误差,将其用于双光镊对准可提高捕获光和探测光的对准精度,进而提高光镊系统的性能指标。