弯管非接触测量的一种新方法

采用半导体激光器和光敏二极管改进接触式弯管测量机的测量叉,实现对弯管的非接触测量。给出了测量原理,建立了数学模型,分析了该方法测量误差产生的原因,提出了提高测量精度的措施。与接触式方法进行了测量对比,结果表明该方法具有较高的测量速度与精度。     

测量机的一种新型非接触式探头

近年来机械加工技术的进步与高精度化,对非接触测量的需求不断扩大。为适应市场的这种要求,国外相继研制开发出了一些利用激光位移计作为非接触式探头的新型测量机,如日本的KL901A非接触式CNC形状测量机,KL910A非接触式透镜表面形状测量机及带有这种激光测微装置的三坐标测量机等。本文简要介绍这种新型测微装置的基本原理结构、功能及其应用供读者参考。 一、激光位移计的测量原理 与基本结构 图1所示为激光位移计的测微原理,它是利用光学三角测量法来进行非接触测量的。由图可见,从光源发出的半导体激光经投射透镜被聚集成直径为10μm…     

五轴激光三维数字化测量系统设计

数据测量是逆向工程的关键技术之一,它直接影响到后续数字化模型还原实物样件的速度和精度。本文比较了逆向工程中通过硬件和软件两种方法拼合数据的误差,介绍了激光测量机的原理,并分别从软硬件的角度完成了五轴激光测量系统的设计。     

OMNI Sip三维万向测头

测头是坐标测量机的关键部件，直接关系到测量机的工作效率和测量精度。坐标测量机测头按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。接触式测头又可分为机械式、电气式和光电式；非接触式测头则包括光学显微镜测头和电视扫描测头等。本文介绍的瑞士Sip公司生产的OMNISip三维万向测头属于接触式光电测头。一、工作原理OMNISip三维万向测头（见图1）可在空间以任一方向进行探测。测头的设计遵循了以下计量原则：①测头无内部摩擦；②对探测方向无限制；③无非线性轴向运动。测头本身就可看作是一台微型测量机。测头内有一个可向任意方向运…     

三坐标测量机测头系统动态特性研究

为了实现三坐标测量机的最佳动态测量精度,介绍了接触式测头的工作原理,研究了测头动态特性与测量机动态测量精度之间的复杂关系,提出了测头动态有效作用直径的概念。利用实验分析了测量机运动DCC参数对测头动态有效作用直径的影响,结果表明:测量机测头逼近距离对作用直径的影响远远大于触测速度和移动速度对作用直径的影响,而移动速度对作用直径的影响最小。     

飞机紧固孔非接触式数字化测量技术研究

为实现飞机紧固孔孔径自动化测量,提出基于机器视觉测量原理的非接触式数字化测量技术。介绍传统测量方法及原理,分析机器视觉测量技术试验方案可行性并进行孔径测量对比试验。试验结果表明:飞机蒙皮试验件紧固孔孔径测量时,机器视觉测量技术相比于两点式数显内径千分尺和三坐标测量机两种传统测量方式,测量数值结果重复性精度和测量效率均有明显提高。     

基于激光三角测量技术的荫罩表面Q值测量

应用激光非接触式测量方法测量荫罩表面形状的方法及其对应的Q值,采用三角测量方法对荫罩表面进行高精度测量。研究网状表面测量中激光光束可能全部或部分穿透网孔时,有效测量数据的提取问题。采用设定门槛值的方法对无效数据和受网孔影响较大的数据进行过滤,保留了少量的有效数据。引用数据拟合和插值方法对部分有效数据进行处理,提取网状表面轮廓的几何尺寸,所得结果重复性良好,并研制了相应的测量设备应用于生产实践。     

三维信息测量技术研究

将测量技术分为接触式和非接触式两大类,先介绍了接触式测量中的三坐标测量机的相关技术,再介绍了非接触式测量中光学和非光学测量所包含的几种主流的三维测量方法的原理,重点讨论了非接触式测量中光学测量方面的几种测量技术。     

亚微米级高精度复合式坐标测量机的研制

坐标测量机(CMM)是最常用的长度测量仪器,但在面对复杂结构工件的高精度测量时,配备单一接触式测头的坐标测量机往往无法完全满足测量需求。针对这种情况,本文研制了一种亚微米级的高精度复合式坐标测量机。该仪器集成接触式测头、影像测头和光谱共焦测头,充分利用每种测头各自的优势,实现复杂工件的快速高精度测量。本文介绍了高精度复合式坐标测量机测量精度影响因素的处理方法,完成了测量机的机械结构设计,进行了几何误差和热误差补偿,对测量机3种测头进行了独立标定及融合标定。精度验证测试结果表明,所研制的复合式坐标测量机测量精度可达到亚微米级水平。     

三维螺纹测量机接触式测头的优化设计

为削弱接触式测头对高精度三维螺纹测量机精度的影响,设计了一种接触式测头结构尺寸优化方案,并提出了相应的标定方法。通过有限元仿真和正交试验优化测头结构参数,确定最优结构参数;利用坐标变换理论和最小二乘法原理建立测头标定模型并进行了标定试验;通过不同预压量下的螺纹塞规对比试验及螺纹环规、塞规对比试验对优化后的测头进行测试。结果表明：接触式测头测量螺纹塞规、环规参数标准偏差在1 μm左右,满足三维螺纹综合测量机接触式测头测量精度要求。该优化方案及标定方法为测头结构设计提供了重要的理论基础。     

基于光栅测量的数控机床精度控制及故障处理

分析了闭环伺服系统的控制特性和控制要求。对采用光栅作为检测装置的数控机床，指出了影响数控机床控制精度和加工精度的主要因素。提出了对检测反馈信号进行倍频处理，从而提高闭环伺服系统检测精度及控制精度的措施。给出了倍频处理电路和EXE信号处理电路的设计方法。针对光栅使用中可能出现的故障，给出了故障诊断及处理方法。该方法不但可以提高数控机床的控制精度，改善闭环控制系统的特性，而且可以方便地进行测量系统故障的诊断与处理。     

基于激光位移传感器的非接触三坐标测量机的设计

针对采用接触测头进行测量的三坐标测量机的测量效率低、不能对易变形物体进行测量等问题,设计了一种基于激光位移传感器的非接触三坐标测量系统,以PLC和工控机为主控,通过运动模组带动激光位移传感器定位,实现对工件表面特征点尺寸和数据的快速测量,且用户可通过触摸显示屏对设备进行操作.通过对待测工件进行实测表明,该设备能满足生产...     

基于直驱电机的旋转轴精度检测系统的研究与实现

传统的数控机床旋转轴运动精度检验方法存在精度低、检验重复性差等缺点,而先进的激光干涉仪也存在调整困难、成本偏高的不足.因此对数控机床旋转轴精度的检测进行研究,采用一种可实现高精度位置控制的直接驱动电机和PMAC运动控制卡为关键部件,组成对数控机床旋转轴定位精度检测的测量系统,实现了对混联车铣复合机床旋转轴运动精度的检测,分析了该测量系统的结构和测量原理以及测量误差源的产生,并提出了进一步改进的措施.     

高压共轨柴油机飞轮周孔高效自动加工机床研制

针对高压共轨柴油机飞轮边缘孔数多、位置精度及孔深精度要求高的问题,研制了其高效自动加工机床.通过对盘形零件的快速、准确定位和可靠装夹技术分析,采用卧式钻削加工方式,研制了快速自定心夹紧装置,其通过一次装夹就能完成整个盘类零件的圆周面孔加工,而且定位自动化,既降低了劳动强度,又提高了加工精度和加工效率;采用精密行星齿轮减速机驱动的分度机构,可根据飞轮产品的规格要求任意分度,实现了周孔加工位置的精密分度;利用闭环反馈控制的步进电机直接驱动滚珠丝杆的周向钻削孔进给系统,提高了钻孔深度的控制精度.研究结果表明,所研制的高压共轨柴油机飞轮周孔加工机床具有加工精度高、自动化程度高、生产效率高、操作方便等特点,综合性能优于国内同类产品.     

一种监测重型设备精确旋转的方法及其精度分析

研制了一种监测重型设备在垂直方向上做高精度旋转的测量系统,介绍了该系统的工作原理和结构特点,对影响系统精度的因素进行了详细分析,同时也建立了一种利用激光瞄准定位来标定系统旋转精度的有效方法,该方法在某重型设备的大角度、高精度的测量中得到实现和验证。     

航空复合材料的组合凸轮式Z-pin预植入机设计与实现

目的：为解决当前Z-pin植入设备植入效率低、Z-pin易折断或打滑等问题,并推动Z-pin增强技术高效地应用于民用和国防事业,开发了基于组合凸轮的高效高精度Z-pin预植入机。方法：首先,根据航空矩形类复合材料层合构件的预植入工艺技术要求,分析了预植入机的功能需求,然后,提出了先“剪切”后“植入”组合凸轮式预植入机机构的运动方案。采用解析法设计了预植入机的凸轮机构,计算了凸轮机构的理论轮廓曲线。构建了含有间隙凸轮机构的弹性动力学模型,优化了组合凸轮的转速,并进行了组合凸轮的虚拟样机运动仿真。最后,设计制造了实验样机,并通过植入实验验证了组合凸轮设计的正确性和合理性,并根据实验中出现的问题优化了植入运动方案。结果：植入效率得到大幅提高,其效率能够达到294×294mm2/(99×33/192)min,较普通针对矩形类复合材料层合构件的Z-pin预植入机的植入效率提高约5.64倍。植入成功率控制在99%以上,包括植入间距、植入深度、纤维长度在内的植入精度均控制在±0.01mm以内。设计的机构操作方便,人机界面友好,长时间工作平稳,无Z-pin折断等问题出现。结论：满足当前对Z-pin植入设备植入效率、植入精度的要求,同时Z-pin不易折断或打滑。     

车载激光系统光束控制反射镜角位移测量装置

为了使快速控制反射镜(FSM)能在车载、舰载等运动环境下稳定工作,并具有很高的控制精度,研制了一套高精度角位移测量装置,该装置通过精确地提供反射镜摆角信息作为系统的反馈信号来实现伺服闭环控制.针对传统快速控制反射镜位置信息反馈传感器的精度低以及不适于动载环境等缺点,采用田字裂相信号提取方法设计了基于莫尔条纹计数测量原理的精密光栅,并通过计算机进行仿真分析设计了具有抗干扰能力和耐高低温变化的绝对零位信号,其对比度达0.25.对信号处理电路进行高度集成,实现了小型化.实验结果表明,反射镜角位移测量装置测量的反射镜角分辨率为0.15″,测角精度优于0.4″,完全能满足机动式条件下,高能激光发射系统对FSM控制精度的要求.     

An Acousto-Optic Vibrometer for Measurement of Vibration in Ultra-Precision Machine Tools

Measurement of vibration is a vital factor that limits the precision and accuracy of machining of micro and macro components. In this paper, a novel technique for measurement of vibration is proposed using an acousto-optic modulator, which highlights an improved approach in measuring vibration in the subnanometre range. An experimental comparison was made with a laser Doppler vibrometer. This novel concept is proposed for application to a precision machine tool to measure the vibration on the machine bed induced during the machining process and by the external environment, which can be compensated for by in-process techniques. This novel measurement technique can also be applied for the precision measurement of the stage movement in ultra-precision machines to a subnanometre resolution.     

Sub-micron position measurement and control on precision machine tools with laser interferometry

The trend towards tighter part tolerances from precision machine tools is placing increased demands on position transducers on these machines. Improved accuracy, repeatability and resolution from the position transducers is required to match this trend.This paper describes a new performance modelling technique for laser interferometer systems. Each error affecting the measurement accuracy and repeatability is described in detail, along with the method to determine these performance measures. Two products from Hewlett-Packard — wavelength tracking compensation and the high resolution interferometer — are also described that will help meet the future measurement requirements for precision machine tools.     

Normal strain measurement by machine vision

A machine vision method for measuring normal strain with high precision is presented. In the method, planar projection is modeled in order to enable the measurement without requiring coplanarity of the imaging and measured plane. Some of the model parameters are determined using translational displacements of known value. Along the single direction according to the need of measurement, the correction of distortion is involved in the method to improve the precision. Experiments were designed to validate the accuracy of the proposed method and confirm factors affecting the measurement results.