基于LabVIEW的形状误差虚拟测量软件平台的开发

论述了在虚拟仪器编程语言LabVIEW软件环境支持下,构建开放式形状误差虚拟测量软件平台,创建测量与误差评定功能模板,主要包括:数据采集、数字滤波器、圆度误差评定、圆柱度误差评定、虚拟仪器面板和测试报告生成等。在此测量平台上,组建了圆度仪和圆柱度仪。     

形位误差测量的误差分析

分析了影响形位误差测量精度的各种误差因素,指出回转精度是测量仪器最重要的精度指标,轴向导轨直线度误差将影响被测工件圆柱度误差和素线直线度误差的测量精度,轴向导轨对回转轴线的平行度误差主要影响圆柱度误差评定结果,工件安装误差对测量结果的影响可以忽略。     

圆柱体全局尺寸评定结果的可视化研究

针对圆柱体全局尺寸评定结果的可视化问题,对圆柱体提取轮廓的局部放大、全局尺寸圆柱面的直径及其轴线参数的确定以及全局尺寸圆柱面的显示等方面进行了研究。基于局部放大后圆柱体的圆周轮廓,建立了全局尺寸圆柱面直径及轴线参数的评定模型;依据全局尺寸圆柱面的直径及其轴线参数,建立了全局尺寸圆柱面轮廓坐标的计算模型,提出了圆柱体全局尺寸评定结果的可视化方法;利用所建立的模型,编制了圆柱体全局尺寸评定结果的可视化程序,对一孔的最小二乘尺寸、最小外接尺寸、最大内切尺寸和最大最小尺寸进行了评定及其结果的可视化。研究结果表明:所建立的模型正确,提出的可视化方法和编制的程序实用可靠,也可应用于圆柱度误差评定结果的可视化。     

基于误差转换的汽车曲轴圆度及圆柱度误差评价数学模型构建研究

针对国内汽车曲轴轴颈圆度误差、圆柱度误差检测普遍存在的效率低、精度低等问题,建立基于误差转换的平面曲线和空间曲线误差数学模型,结合圆和圆柱的数学表达建立满足最小包容条件的圆度和圆柱度误差评定数学模型,并采用遗传优化算法计算出符合最小评定要求的曲轴轴颈形位误差,解决了理想包容要素位姿参数不精确的问题。同时,建立基于图像域的汽车曲轴轴颈形状误差检测试验台,针对测量过程中连杆轴颈沿主轴颈公转运动,从而导致连杆轴颈图像域检测数据存在坐标不归一问题,以曲轴法兰端特征孔为基准,通过模板匹配特征与孔边缘提取实现了连杆轴颈圆度和圆柱度测量数据空间坐标归一化处理。以某型号发动机曲轴为例进行大样本误差检测试验,并与三坐标测量机测得的结果进行对比,数据分析表明提出的曲轴轴颈形状误差检测方法的精度为1μm,且重复检测误差在0.1μm以内,证明了其理论上的正确性及实践操作的可行性。     

基于遗传算法的机器零件圆柱度误差评定方法研究

为解决机器零件圆柱度误差在线评定过程复杂和精度较低的问题,将遗传算法应用于圆柱度误差在线评定方法的研究中。根据测量装置的工作原理,建立了圆柱度误差评定的数学模型,并对其进行了简化;采用实数编码和引入迁移算子的遗传算法对最小区域圆柱度误差进行了评定,通过设计圆柱度误差在线检测装置,利用Matlab和VC混合编程的方式,完成了圆柱度误差评定系统的构建,最后采用实验数据对系统性能进行了测试。研究结果表明,所构建的误差评定系统能够简化误差评定过程,并可满足机器零件精度检验的要求。     

圆柱体零件圆度与圆柱度非接触测量系统

圆度和圆柱度是圆柱体零件的重要检测项目.针对目前圆柱体零件圆度与圆柱度采用人工接触式测量,存在效率低、精度差、易损伤零件等缺点,设计了基于激光位移传感器的圆柱体零件圆度与圆柱度非接触测量系统.这一测量系统基于误差分离技术,利用标准球和标准环规测量,分离出偏心误差、回转运动误差、导轨误差,进而提高检测精度.通过自律验证法,基于这一测量系统对不同圆柱体零件进行多组对比检测试验.试验结果表明,这一测量系统检测精度达到10 μm,可以实现圆柱体零件圆度和圆柱度的检测,提高检测效率和检测质量.     

小型制冷压缩机活塞形位误差检测实验设计与分析

对活塞形位公差测量应用中的关键技术进行深入研究,分析活塞加工和检测过程中的关键误差,提出活塞形位误差的测量方法;设计活塞形位误差检测装置,提高测量的精度;搭建实验台对活塞圆度、圆柱度、对称度误差进行测量实验,为解决厂方打标变形问题提供理论上的依据。     

基于海鸥算法的圆柱度误差评定方法

圆柱体零件的几何精度直接影响到机械设备的总体性能，而圆柱度误差是圆柱体零件的几何误差之一，对圆柱度误差进行精确测量和评估十分重要。针对最小区域圆柱度误差评定能否达到全局最优的问题，提出了一种基于新型元启发式海鸥算法(SOA)的圆柱度误差评定方法。首先，对圆柱体轮廓要素的提取进行了阐述，并建立了基于最小区域法的圆柱度误差评定模型；然后，介绍了海鸥优化算法中海鸥的位置更新原理、算法的优化准则和算法流程；最后，用Talyrond 585LT圆柱度仪提取了6个圆柱零件的轮廓数据，并进行了评定，通过对比不同种群数的优化结果，找到了最佳种群数，同时将其所得结果与采用遗传算法(GA)所得结果进行了对比。研究结果表明：种群数的选择对海鸥算法的优化结果影响较大，在种群数为30时能达到最优解，其精度比遗传算法高，其运行时间随着种群数的增加而增加。海鸥算法优化过程稳定，在评定最小区域圆柱度误差(MZC)方面有较好的适应性。     

圆柱度仪测量圆柱体锥度及跳动的研究

利用在圆柱度仪上采用两截面和多截面测量法测得的数据,建立适用于圆柱体锥度评定的几种模型,并建立了圆柱体端面和径向跳动在圆柱度仪上测量与评定的模型。     

外径千分尺测量圆度误差的不确定度分析

1引言 我国对形位误差的研究始于上世纪70年代末。自“形状和位置公差”的国家标准颁布以来,有关形位误差的测量和评定理论得到迅速发展,形位误差测量结果的不确定度评定也受到更多地重视。本文针对用外径千分尺两点法进行圆度误差测量的测量结果不确定度进行探讨。     

Adaptive Monte Carlo and GUM methods for the evaluation of measurement uncertainty of cylindricity error

Measurement uncertainty is one of the most important concepts in geometrical product specification (GPS). The “Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM)” is the internationally accepted master document for the evaluation of uncertainty. The GUM method (GUMM) requires the use of a first-order Taylor series expansion for propagating uncertainties. However, when the mathematical model of measurand is strongly non-linear the use of this linear approximation may be inadequate. Supplement 1 to GUM (GUM S1) has recently been proposed based on the basis of probability density functions (PDFs) using the Monte Carlo method (MCM). In order to solve the problem that the number of Monte Carlo trials needs to be selected priori, adaptive Monte Carlo method (AMCM) described in GUM S1 is recommended to control over the quality of the numerical results provided by MCM.The measurement and evaluation of cylindricity errors are essential to ensure proper assembly and good performance. In this paper, the mathematical model of cylindricity error based on the minimum zone condition is established and a quasi particle swarm optimization algorithm (QPSO) is proposed for searching the cylindricity error. Because the model is non-linear, it is necessary to verify whether GUMM is valid for the evaluation of measurement uncertainty of cylindricity error. Then, AMCM and GUMM are developed to estimate the uncertainty. The procedure of AMCM scheme and the validation of GUMM using AMCM are given in detail. Practical example is illustrated and the result shows that GUMM is not completely valid for high-precision evaluation of the measurement uncertainty of cylindricity error if only the first-order terms in the Taylor series approximation are taken into account. Compared with conventional methods, not only the proposed QPSO method can search the minimum zone cylindricity error precisely and rapidly, but also the Monte Carlo simulation is adaptive and AMCM can provide control variables (i.e. expected value, standard uncertainty and lower and higher coverage interval endpoints) with an expected numerical tolerance. The methods can be extended to the evaluation of measurement uncertainty of other form errors such as roundness and sphericity errors.     

Precision modeling of form errors for cylindricity evaluation using genetic algorithms

A heuristic approach is proposed in this paper to model form errors for cylindricity evaluation using genetic algorithms (GAs). The proposed GAs method shows good flexibility and excellent performance in evaluating the engineering surfaces via measurement data involved with randomness and uncertainty. The numerical-oriented genetic operator is used as a basic representation for error modeling in the paper. The theoretical basis for the proposed Gas-based cylindricity evaluation algorithms is first presented. The performance of the method under various combinations of parameters and the precision improvement on the evaluation of cylindricity are carefully analyzed. One numerical example is presented to illustrate the effectiveness of the proposed method and to compare the Gas-based modeling results with those obtained by the least-squares method. Numerical results indicate that the proposed GAs method does provide better accuracy on cylindricity evaluation. The method can also be extended for solving difficult form error minimization and profile evaluation problems of various geometric parts in engineering metrology.     

圆度、圆柱度和同轴度的测量原理及数据处理的解析方法

在形位公差国标的贯彻中,形位误差的精确测量是一项很重要的工作。目前,测量圆度的仪器主要有圆度仪,而测量圆柱度和同轴度还没有专用的测量设备,配有电子计算机进行数据处理的也很少见。本文的目的是提供一种圆度、圆柱度和同轴度的测量原理和用于电子计算机的线性数据处理的解析方法为设计新的专用测量设备用的。这样,与通用测量设备相比可以进一步提高测量的精度和效率。由于圆度测量及数据处理是上述三种项目测量的基础,因此本文以圆度的测量及数据处理的解析方法作为重点加以介绍,同时对被测零件的安装精度提出了要求。     

柴油机连杆加工误差综合检测装置设计

介绍了一种柴油机连杆加工误差综合检测装置,它能对不同型号的连杆的尺寸、形状和位置精度进行高精度的自动检测.介绍了检测装置的结构,检测原理和检测方法,建立了评定各项误差的数学模型.由计算机程序软件按选定的误差评定方法对实时采集的数据进行分析处理,实现了连杆的中心距、平行度、垂直度、圆柱度误差的计算机辅助智能检测.     

虚拟式数控机床在线测量仪系统及其实现

将虚拟仪器技术引入数控机床在线测量仪,通过三维测头与工件的接触或碰撞,机床数控系统向虚拟仪器系统返回测量结果.结合测头与工件的具体几何位置关系进行补偿和形位误差计算处理,得到加工工件的质量评价参数及可视化展现.介绍了虚拟式数控机床在线测量的功能及其功能实现,重点分析了测量软件的实现以及减小测量误差的方法和措施.     

虚拟仪器远程测控系统的一种新模型

为了在零网络编程的情况下实现虚拟仪器的远程测控,通过对虚拟仪器技术和网络技术的研究,提出了一种采用B／S结构并基于Applet与Servlet的虚拟仪器远程测控系统模型。运用UML“4＋1”视图模型进行了系统用例视图、逻辑视图、进程视图以及部署视图的设计,并在设计中详细讨论了系统的网络交互和数据传递。虚拟仪器远程测控系统具有零网络编程和零虚拟仪器软件修改的特点。应用实例表明该系统模型可以实现实时远程测控。     

虚拟仪器技术在船舶横摇角测试系统中的应用

船舶横摇角自动测量和显示系统是基于LabWindows/CVI语言环境设计和实现的自动测量软件界面,在设计过程中将虚拟仪器技术,数据采集和角度测量显示等技术相结合,通过数据采集和处理、图形显示、数据保存等模块的软件设计,最终实现了这一具有自动测量显示功能的测试系统。     

基于LabVIEW的散热器热阻自动测试系统的研究与开发

为验证电子设备散热器设计中理论和仿真计算的结果,利用LabVIEW图形编程软件和非配套数据采集卡,开发了一个具有远程控制功能的散热器热阻自动测试的虚拟仪器,并介绍了该系统的硬件组成和软件开发中的关键问题。     

基于LabVIEW平台的机电参数测量虚拟仪器

基于LabVIEW软件平台,结合通用计算机、数据采集卡等硬件,搭建了一个可对一般机电参数进行采集和分析的虚拟仪器平台,实现了信号的实时采集、显示、分析、保存和离线重现的功能,并通过调用现场采集的数据进行了实验分析,表明其具有一定的通用性。