利用数学模型提高测径精度

现有的测径仪在大霜提高测量精度受到一定限制，因而影响对产品的测量和控制精度，针对这一问题在对测径仪误差源进行理论分析的基础上，通过大量测量统计，用最小二乘等数学方法建立系统的数学模型，并通过计算机仿真，不断修改模型使数学模型与实验结果间的残差最小，从而选择出最佳的测径误差模型，有效地提高了测径精度。     

船用柴油机气缸套几何误差在线测量技术研究

设计一套船用柴油机气缸套几何误差在线测量系统,分析机床定位误差、传感器安装及测量误差对缸套表面各被测点坐标计算准确度的影响,建立测量误差计算数学模型。基于非线性规划方法建立缸套直线度误差、圆度误差、圆柱度误差的评定数学模型,通过与现有测量数据及误差评定模型的对比分析,表明该模型评定准确度较高。搭建在线测量原型系统,并进行测量实验,实验数据表明该系统具有结构简单、检测准确度及检测效率高等特点。     

激光内径测量系统参数校正及算法优化

基于激光位移扫描的大尺寸内径测量系统中,测量数据存在多个系统误差参数并易受到粗大误差的影响.在分析该系统工作原理的基础上,分析了测量传感器安装倾斜误差和回转臂偏心误差,并提出了相应的校正补偿方案.针对动态测量、管壁划痕、斑迹等引入的粗大误差对测量数据的最小二乘圆拟合精度影响较大的问题,提出了一种剔除粗大误差的方法:根据最小平方中值法构建基准圆,剔除孤立点,再用最小二乘法拟合,实验结果表明该算法的精度优于直接最小二乘法5倍.     

一种ABS齿圈参数检测系统误差校正方法研究

为了纠正ABS齿圈参数检测系统装夹机构旋转时轴承晃动等因素带来的误差,运用最小二乘法曲线拟合原理及空间三维直角坐标系仿射变换方法进行了误差校正。首先,对该方法进行理论分析,推导出系统坐标变换矩阵公式;其次,根据误差校正方法建立了数学模型,推导出变换后坐标计算公式,将测量坐标系中各参数代入变换公式,并计算出轮廓数据变换后坐标;最后,运用Matlab对模型进行了仿真实验。实验结果表明:校正后参数值与实际参数值之间偏差小于1 μm。解决了实际测量过程中各种误差带来的影响,提高了检测系统的测量精度。     

三轴地磁传感器参数的在线校正算法

针对复杂磁环境下传统的地磁传感器误差补偿算法效果不理想的问题,分析了地磁传感器各种误差来源,建立了完整的地磁传感器误差模型,提出了基于递推最小二乘的在线校正方法,实时求取椭球模型系数.利用椭球系数推导地磁传感器误差补偿系数.利用补偿系数对姿态测量系统输出的地磁矢量进行校正.实验结果表明,校正后的磁场强度和实际磁场强度基本一致,非盲区位置的滚转角误差减小到5°以内,基本可以满足简易制导弹药对姿态角解算的精度要求.     

直角坐标系下回转表面形位误差数学模型的研究

本文解决了直角坐标系下形位误差评定时最小二乘圆心与最小二乘轴线的求取问题 ;建立了任意空间位置回转表面各项形位误差的最小二乘数学模型。仿真分析结果表明 ,该模型具有理论的正确性与实际的可行性     

基于改进偏最小二乘的CMM动态误差混合建模分析

三坐标测量机(CMM)动态误差源错综复杂,并且相互影响,因此很难建立一个通过误差源分析误差的准确预测模型.本文以空间测量位置的三维坐标值和测量机测量时的计算机直接控制(DCC)参数,包括移动速度、逼近距离和触测速度作为CMM动态测量误差模型的原始自变量,并通过3B样条变换获得各原始自变量与动态测量误差的非线性关系函数,再利用正交投影法把解释矩阵中与因变量无关的成分扣除掉,得到新的解释矩阵后再用偏最小二乘(PLS)回归进行降维和参数估计,从而得到CMM动态测量误差模型,即基于3B样条-正交投影偏最小二乘(3BS-OPPLS)模型.这样既避免了分析错综复杂的误差源及其相互影响,又能够捕捉各自变量对动态测量误差的非线性影响,并能克服因解释变量过多而产生的多重共线性问题.实验结果表明建立的3BS-OPPLS模型的预测效果优于未经正交投影的3B样条-偏最小二乘(3BS-PLS)模型,模型的预测精度得到显著提高.     

基于KPLS的蒸发器出口溶液浓度软测量方法

针对实际生产过程中结疤、结垢等原因造成的蒸发器出口物料浓度在线检测不准的问题,在分析蒸发器非线性特性及影响出口物料浓度因素的基础上,建立了基于核偏最小二乘法的出口物料浓度的软测量模型,利用KPLS有效的非线性特征提取功能,建立了相关直接检测变量与出口物料浓度之间的非线性关系,实现了出口浓度的在线测量。基于工业数据的仿真结果证明,该方法比线性偏最小二乘法更有效,模型精度满足实际生产工艺要求。     

直线度平面度组合测量的研究

为了减小节距法测量直线度和平面度时原始数据的不确定性误差,采用最小二乘法平差理论解决了直线度测量平差的理论问题,并对平面度测量平差的方案进行了对比分析.通过大量实验验证了平差方法的有效性.本研究结果对平直度测量标准的制定以及提高工程检测准确度有实际应用意义.     

基于三维点云螺纹中轴线的拟合方法研究

螺纹中轴线的精确测定是决定螺纹三维测量结果是否准确的重要因素之一。中轴线的倾斜、偏移会对工件坐标系的建立、螺纹的三维重构、参数检验等测量操作引入误差。基于三维点云的最小二乘拟合算法,开展了螺纹中轴线的拟合方法研究。根据螺纹表面点云数据,利用螺纹表面与中轴线的特征关系建立最小二乘数学模型,通过计算点云数据的三维凸包滤除螺纹自身三维结构带来的拟合误差,使螺纹中轴线的测定更精准。通过仿真实验,基于三维点云的最小二乘拟合算法拟合的直线与三维点云的距离方差为0.34,在旋合长度范围内与投影法确定的直线两端最大距离为0.15μm,符合三维测量高精度标准,基于三维点云的最小二乘拟合算法可以快速、准确地拟合螺纹中轴线。     

二维精密工作台离散点测量结果误差分离的新方法研究

针对测量结果中包含的误差,提出一种能够分离精密工作台系统误差的方法。首先利用辅助测量栅格板和二维精密工作台的不同位置进行测量,然后根据栅格板上标记点的测量数据和标称值建立误差分离的数学模型,最终实现对测量结果的误差分离。通过仿真验证了算法的有效性。仿真结果表明:当不存在测量噪声时,能够实现误差的完全分离;当存在测量噪声时,计算值与给定值标准差的相对误差在X轴和Y轴上分别为1.95%和1.52%。对于不同幅度的噪声,工作台系统误差计算值稳定。该算法对噪声不敏感,表现出很好的鲁棒性,可用于测量结果和仪器性能的评价。     

一种图像处理的全自动焦度计

为了提高全自动焦度计的测量精度和适应性,提出了一种测量图形和计算方法。该研究方法是首先利用脉冲恒流驱动的红外光将16点图像经光学系统投射到面阵CCD上,然后经高速CPU系统采集处理,变成二值化图像,最后用最小二乘法计算出镜片的屈光参数。实验用标准镜片、划伤镜片和镜片落灰尘进行了测试,同四点测量图像进行了比较,实验结果表明标准镜片误差小于国家计量规定屈光度检查最小误差±0.06 D,且都符合国家计量标准,划伤镜片和镜片落灰尘时测量精度明显提高,环境适应性也大大提高。     

非球面表面形状的线测量技术

描述了一种在超精密磨削机床上基于误差分离法的非球面表面形状精密测量系统.首先,论述了一般用于平面形状测量的两点法不能直接用于非球面形状测量的原因在于测头的设置误差会引起很大的形状测量误差.提出了先通过两点法测量平面形状得出机床的运动误差,然后对测量非球面形状的另外一个测头的输出进行补偿以得出正确的非球面形状.用此系统测量了一个直径为30 mm的非球面镜头的表面形状.     

Sensitivity-based damage identification method for structures exposed to ground excitation

The purpose of this paper is to present a sensitivity-based finite element model (FEM) updating method using earthquake displacement response in the frequency domain and the frequency response function of structure due to ground excitation. The obtained sensitivity equation is solved by linear least square method through defining constraints on the design variables. Numerical examples of a plane truss and a plane frame support the fact that the proposed method is capable of reliable damage detection. In order to assess the effects of measurement and mass modelling errors on achieved results, model updating is conducted by adding random errors to numerically extracted displacement response and assigned mass properties. The issue of underlying soil foundation influences on obtained results is discussed and the proposed formulation is extended to more accurately capture the soil–structure behaviour. Results indicate that the proposed method is capable of identifying damage properties under different soil conditions with acceptable precision.     

动态测量误差的均方定义与组成成份分析

根据随机函数的均方理论与范数理论 ,从仪器的输入与输出端分别研究了动态测量误差的均方定义 ,从理论上推导出了动态测量误差与测试信号和仪器特性的关系 ,并在一维情况下 ,导出了动态测量误差各组成成份的划分方法与数学表达式 ,明确了动态测量误差包含的各种成份 ,以及动态测量误差与静态测量误差的区别与联系 ,并给出了动态测量误差评定方法的分析说明与建议     

计算机单目视觉测量系统

为了精确实现对空间物体的测量,提出了利用线激光、单CCD相机、小孔成像与激光面约束模型的激光线测量法。引进三维信息已知的标准阶梯块,作为激光面约束的标定块。由计算机控制摄像头对实物连续拍摄和实时处理,提取激光线上的像素坐标,利用建立的模型将二维坐标转换成三维坐标,再以点云的形式重构出物体,实现三维自动测量。实践中检测系统测量精度可达到0.05mm。     

前后向时间序列模型联合估计的时变结构模态参数辨识

为提高时变结构模态参数辨识精度和抗噪声能力,提出一种前后向泛函向量时变自回归滑动平均（FS-VTARMA）时间序列模型联合估计的模态参数辨识方法。首先建立前后向FS-VTARMA模型联合估计的均方误差形式的费用函数,其次引入非平稳信号中前向模型和后向模型估计系数的近似共轭关系,再利用两步最小二乘法（2SLS）得到时变模型系数,最后把时变模型特征方程转换为广义特征值问题提取出模态参数。利用时变刚度系统非平稳振动信号验证该方法,结果表明：能有效地克服前向模型估计中模态参数一步延迟以及起始时刻无法准确获得,以及后向模型估计中模态参数一步超前以及终止时刻无法准确获得的缺点,具有更高的模态参数辨识精度和更强的抗噪声能力。     

直流偏移的测量不确定度

介绍了用4参数正弦波最小二乘拟合法评价线性测量系统直流偏移指标时,测量不确定度分析和评价过程．通过使用国军标GJB 3756-1999“测量不确定度的表述及评定”中推荐的方法,讨论了影响评价结果不确定度的几个主要误差来源,包括信号源误差、采集序列的谐波失真、采集序列的噪声及非谐波失真、采集序列中信号周期的抖动、软件拟合运算误差的影响等,给出了直流偏移的测量不确定度及减小直流偏移指标评价不确定度的主要措施．在一个实际评价例子上,给出了直流偏移指标不确定度评价结果,表明该过程的正确性和切实可行性．该过程及结论可应用在对于计量标准进行直流偏移指标的不确定度分析上,也可用于估计直流偏移指标本身的不确定度．