60°二维扫描镜轴系误差测量方法研究

绕固定Q轴和动短轴Z轴摆动的60°二维扫描镜,在相同的扫描视场内,比45°镜摆动角度小、像旋也小。但是其特殊的结构也使得它的轴系误差分析比45°镜复杂,采用传统的测量方式无法满足测量的需要。通过对国外相关测量技术的调研,结合60°二维扫描镜自身的特点,提出了一种新的测量方式,并给出了这种测量方式的理论模型,实验证明这种测量方式能够较好地适用于分析60°二维扫描镜轴系误差的情况。     

星载超光谱成像仪摆镜系统轴系的误差分析与设计

摆镜系统轴系的精度会影响星载超光谱成像仪的成像质量。轴系设计时采用了向心推力球轴承来调整轴系的装配误差。分析了摆镜系统工作时影响轴系精度的几个误差源,包括零件的尺寸误差、同轴度误差、配合误差等,按照误差理论设计并计算了各误差值,得到轴系的径向晃动误差和角运动误差。对加工好的轴系进行精度检测,实验结果符合理论结果,验证了该摆镜系统的轴系结构设计的合理性和可靠性,为该类航天运动部件的轴系结构设计提供了参考依据。     

星载差分吸收光谱仪摆镜控制系统设计

针对差分吸收光谱仪搭载于地球同步轨道卫星时对地成像的要求,设计了一种扫描摆镜转动控制系统。从摆镜控制结构设计、控制电路设计两个方面阐述了摆镜系统的方案。摆镜系统受载荷主控器控制,接收控制指令并回传当前摆镜位置状态,通过LMD18200驱动芯片进行功率输出,由步进电机和谐波减速器构成的驱动器驱动摆镜转动,编码器读取摆镜角度信息。给出了PWM(Pulse Width Modulation)波占空比的测定办法,并提出通过回转到成像起始点之前的方式,消除回程误差对成像区域步距不确定性的影响。实验结果表明该系统的步距角均值偏差小于1″,最大偏差小于5″,标准偏差小于2″。该光谱仪摆镜控制系统满足步距精度指标要求。     

编码器轴系晃动对测角精度影响分析

光电轴角编码器作为一种精密测角传感器,其测角精度受到多种因素的影响,其中轴系晃动是影响其精度的主要因素之一。为了研究编码器轴系晃动的规律,利用多种检测方法对轴系晃动进行检测,利用傅里叶谐波数学模型对测量结果进行分析,并结合编码器测角精度检测结果,发现测角精度与轴系晃动的低频谐波之间存在固定的函数关系,采用这种关系可以补偿编码器的测角误差。利用这种方法可以在编码器内部或在线的方式进行实时误差补偿,从而达到提高编码器测角精度的目的。这对相关仪器的测量精度的提高起到一定参考意义。     

非正交二维MEMS倾斜镜的研制

为提高传统二维倾斜镜在非正交方向上的光转换效率,设计并加工了一种转轴非正交二维MEMS倾斜镜.倾斜镜上电极非对称地固定在基底上,通过控制上、下电极的加电方式实现倾斜镜在两个非正交轴上的偏转变形.采用三层膜的结构设计,消除了上电极应力变形对镜面平整度的影响.通过在上电极加工微小突起,减小上下电极的重叠面积,避免了倾斜镜的...     

五角棱镜扫描系统中调整误差及制造角差的影响分析-

五角棱镜扫描系统可以实现高精度测量光学表面面形,为了全面分析五角棱镜扫描系统中的调整误差及制造角差对指向误差和测角仪测量误差的影响。根据旋转变换矩阵和光线矢量追迹理论,运用MATLAB编写通用的五角棱镜扫描系统的光线矢量追迹函数及相关分析程序。同时通过二维二次多项式拟合推导出,在一定角度范围内,用于计算指向误差和测角仪测量值的二阶近似公式。分析结果表明：在扫描测量过程中,测角仪的俯仰角和五角棱镜的制造角差对沿扫描方向指向误差和测角仪垂直方向测量值的影响是常量,五角棱镜扫描过程中的偏摆角和滚动角与其成二次函数关系;五角棱镜的偏摆角和滚动角、测角仪的偏摆角与垂直扫描方向指向误差和测角仪水平方向测量值均成线性关系。当导轨误差滚动10"、偏摆10",系统的各项调整误差为±3"时,沿扫描方向最大测角误差为0.0010666"。     

高集成度新型摆镜驱动模块的研制

研制了一种高集成度的摆镜驱动模块,可用作空间光学遥感器摆镜机构的动力单元。基于光、机、电一体化的设计理念,选择了合适的步进电机、研制了大速比的谐波减速器和16位光电编码器来构成紧凑型的驱动模块。随后对该模块的轴系精度、位置精度和速度精度分别进行了分析和测试,测试结果为轴系径向跳动小于3μm,端面跳动小于1μm,定位精度小于40",0.1°/s时相对速度精度为19%,5°/s时相对速度精度为6.8%。试验结果表明该驱动模块重量轻、输出力矩大、精度高,满足摆镜机构对驱动系统的指标要求。     

主精度光电轴角编码器轴系精度设计与测量

为实现高精度光电轴角编码器的精度,提出了咣电轴角编码器的轴系精度指标,并对影响光电轴角编码器精度的主要因素－轴系晃动量的分离测量方法进行了讨论。     

车载周视瞄准系统转台结构设计

以自主研发车载周视瞄准系统的二维稳定转台为分析对象,通过对系统的任务要求及技术指标分解,同时受结构空间、重量的限制,系统总体布局选用两轴整体稳定结构形式;其次介绍了二维稳定转台的结构特点和重要部件,并分别对方位轴系、俯仰轴系从结构布局、实现方式及测角方式等方面进行详细设计;然后利用有限元法对二维稳定转台进行模态分析,获...     

基于二维混合式位置编码的高精度测角

针对具有精密旋转轴系类的高端制造装备或精密测量仪器,其旋转角度采用传统圆光栅难以消除偏心误差对测量角度精度的影响,提出了一种基于二维混合式位置编码的旋转角度高精度测量方法。该测角系统由一个二维混合式位置编码盘、两个CCD相机和远心镜头组成,二维混合式位置编码盘被固定在精密旋转轴系上以获得其旋转角度。然后,建立了测角模型并从数学上证明了测角精度与安装偏心无关。利用多齿分度台对已提出测角系统精度进行检测,测量角度误差在±1″。最后,利用已提出测量方法对直驱转台的角度定位精度进行测量,角度定位误差在±5″内。与传统圆光栅测角相比,该方法不需要考虑安装偏心误差对测角精度的影响,具有稳定性好、使用简单等特点,可用于角度定位误差的检测。     

双向支撑超声波悬浮轴承的设计及试验

超声频域下的振动可以形成对物体的悬浮,将这种悬浮用作对轴的支撑即形成为超声波轴承。本文提出一种对轴径向和轴向同时进行悬浮支撑的双向超声波轴承,分析了这种轴承表面超声辐射压力的形成方法,设计了双向支撑轴承结构,并针对不同悬浮间隙下轴的最大转速进行了测试。结果表明轴最高转速达到了8946rpm,当转速过大时由于离心力较大将导致轴与轴承发生碰撞而无法工作,因而做好转子的动平衡对提高双向支撑超声波轴承的工作性能十分重要。     

环槽式万向联轴器中间轴的动力学分析

运用有限元方法对环槽式万向联轴器中间轴进行动力学分析,提出余弦规律的力学模型,并与静力分析结果加以比较,在转速较高的情况下,对中间轴的动力学状况进行探索,对该联轴器的设计计算具有重要的意义。     

A flexible method for multi-view point clouds alignment of small-size object

Alignment is a key step of the point cloud processing. We propose a flexible, easy-implemented, low-cost alignment method for multi-view point clouds of small-size objects (≦50 cm). The method is based on the idea of rotating measurement, firstly more than three pieces of point clouds of cylinder calibration pattern are used for calibrating the center axis of a single-axis turntable in the scanner’s coordinate system, so the rigid relationship of the turntable and scanner can be obtained. Then the rotation matrix can be calculated using the known angle parameter of the turntable, and finally an arbitrary view of point cloud can be easily transformed into a unified coordinate system by the rotation transformation. Our method does not require overlapping feature or co-markers constraint between point clouds, and only the rigid relationship between the scanner and the turntable and rotate angle need to be known. More importantly, the calibration of the turntable is flexible and low-cost: (1) the calibration pattern can be a common cylinder objects (such as cup, paper tube, caddy, water pipe, etc.), (2) the turntable and the alignment method can be integrated with variety 3-D scanners. The result of experiment has demonstrated the efficiency and automatic characteristic of the alignment method compared with other two convention methods.     

联轴器的连接状态分析

分析联轴器可能具有的5种连接状态,明确各种连接状态的特点及应用意义,指出对中误差与系统弹性变形的转化原理及各种连接状态之间的内在联系,找到以假想理论非连接状态为基础的、更准确地测量及调整对中误差的统一方法。     

Development of a rotary clap mechanism for positive-displacement rotary pumps: Kinematic analysis and working principle

A five-bar spatial mechanism named as a rotary clap mechanism is developed as a pumping device for positive displacement rotary pumps. The mechanism comprises a driving crank, a shaft link with two pins and two gears mounted on the middle and both ends, two rotors with jaws equally spaced along their circumferences, and two fixed internal gears. As the crank rotates, the gear pin-jointed to the crank rotates about the crank pin and at the same time rotates about the center of the fixed internal gears like a hypo-cyclic gear train. The gear-attached shaft link also rotates about the crank pin and about the fixed internal gears at the same time. This motion of the shaft link makes the pins rotate about the center of the fixed internal gears with a periodically varying radius. Therefore, two rotors driven by the pins rotate with different angular velocities. One rotor alternately leads and lags relative to the other rotor. These lead-lag motions between the two jaws of the rotors, which result in suction and discharge required for pumping, resemble hand clapping from which the mechanism was named. Construction and design parameters of the rotary clap mechanism are introduced, and kinematic analysis of this mechanism is performed. The relationships among design parameters, inherent constraints, and effects of design parameters on the displacement of mechanism are also presented.     

旋转速度对磁流体密封能力的影响研究

根据磁学理论进行了磁回路的磁系统设计，在此基础上研制了磁流体密封的实验装置，同时进行了速度和密封能力关系的实验研究，特别考察了小轴径在低旋转速度和静止时磁流体密封能力的变化，试验结果表明，随着轴的转速的提高，密封能力下降，而且速度越高，理论和实验的背离现象越严重；小轴径低旋转速度时，对磁流体密封的密封耐压能力基本无影响。     

动态聚焦激光振镜扫描系统的误差分析及图形校正算法

动态聚焦激光振镜扫描系统广泛应用于大幅面激光扫描领域,在实现振镜高速扫描的同时,必须要保证扫描图形的精度。本文从动态聚焦激光振镜扫描系统的原理入手,分析了动态聚焦激光振镜扫描系统图形误差产生的原因,并给出了扫描图形的误差校正模型和精确校正算法,并在华中科技大学快速成型中心的粉末烧结快速成型设备上进行了试验验证。     

双转台五坐标机床RTCP功能的研究

五轴加工中由于旋转运动的影响,会产生非线性误差.RTCP(绕刀具中心点旋转)功能可使数控系统自动对旋转轴的运动进行实时线性补偿,从而保证插补点始终位于编程轨迹上.在深入分析双转台五坐标机床运动原理的基础上,介绍了一种集成RTCP功能的插补算法,并在MATLAB中做了仿真计算.计算结果表明该算法可以有效减小非线性误差.     

万向节——齿轮机构驱动的叶片差速泵

万向节机构当其输入轴与输出轴的轴交角不等于零的时候,具有把输入轴的匀速转动转换为输出轴的非匀速转动的特性。利用这一特性,把两个万向节机构和圆柱齿轮机构组合形成了叶片差速泵的驱动系统。该驱动系统使同轴安装于泵壳内的两个叶轮周期性不等速转动,从而,使两个叶轮的相邻叶片周期性张合,来实现密闭容积变化进而完成吸排液过程。万向节机构的输入轴和输出轴的夹角是影响泵性能的一个关键参数。该角越大,泵的排量也越大,但是,随着此角增大,泵的流量脉动加剧,万向节传动效率降低,使泵的工作性能下降。在实际设计中此角取35°~50°比较适宜。     

大型散货堆体积的快速测量

针对现有散货测量系统对堆场环境适应性差、盘点时间长、效率低、操作复杂等不足,提出了一种散货堆体积快速测量方法。同时,利用二维激光扫描仪、差分GPS和姿态测量系统设计了一种体积测量系统。该系统用激光扫描仪动态测量堆体表面的几何信息,用姿态测量系统实时测量扫描仪的空间姿态数据,用GPS测出扫描仪在测量过程中的三维位置;最后通过数据融合计算形成堆体的三维点云,利用点云获得散货堆体积。文中基于单条堆体轮廓点云特征,提出快速堆体下边缘查找算法来去除扫描过程中地面点云的误差影响;采用投影剖分法完成完整堆体点云计算体积。实验显示,利用本文设计的测试系统可在30s内完成体积为69m3的标准堆体测量,平均相对误差为0.42%,重复测量误差为0.41%。在实际散货堆实验中,可在10min内完成大小约为31 500m3的散货堆测量,4个不同料堆体积测量的平均重复测量误差为0.74%。结果表明,本方法可在保证测量精度的同时,简单、高效地测量散货堆体积。