一种新型三维精密位移系统的设计与分析

研究开发了一种新型的大行程、纳米级和计量型三维精密位移系统。精密位移系统采用模块化结构设计，三个方向的驱动机构均采用完全相同的设计结构，分别称为X、Y、Z向一维工作台。位移系统在X、Y、Z三个方向采用粗、精两级驱动，并分别装有计量光栅。其中X、Y两个方向的驱动机构水平放置且为上下层叠式，Z方向上的驱动机构垂直放置。各方向粗驱动采用交流伺服电机配合精密丝杠和直线导轨进行驱动，精驱动采用压电陶瓷微位移器配合柔性铰链进行驱动，每个方向的两级驱动共用一套计量光栅，从而保证了位移系统的大行程、纳米级和计量型。介绍了位移系统的结构设计，分析了位移系统的位移分辨率、位移系统的计量原理以及位移系统的运动性能，从而为位移系统的设计提供理论依据。     

大行程纳米级二维位移工作台

提出以双衍射光栅位移传感器作二维工作台计量标准器的方法,阐述了双衍射光栅位移传感器的位移传感原理,以及光电信号细分处理方法.结合光栅的实际参数,分析了工作台的有效分辨率.     

液压驱动式3T1R重载搬运机械装置的设计研究

目的 基于十字滑台原理,文中设计可以实现3T1R四自由度的重载搬运机械装置,达到对货物准确定位、牢固夹紧以及多自由度搬运的目的。方法 利用解析法和有限元法对承重螺栓进行结构设计和强度分析,根据分析结果提出螺栓根部圆角滚压的结构改进方案;根据不同滚压圆角对应的应力值,采用Hermite(埃尔米特)方法得到滚压圆角半径–应力(r–σ)曲线和多项式,求导确定结构改进方案。结果 根据滚压圆角半径–应力(r–σ)曲线,确定最佳滚压半径r=4 mm;以PLC控制技术为基础,设计了搬运机械液压驱动控制系统。装置搬运载荷达到55 kN,螺栓根部强度提高了59.54%,屈服极限安全系数达到2.4。结论 通过结构设计,该装置实现了3T1R 4个自由度的运动及控制;通过结构改进达到了多自由度搬运的效果。     

双衍射光栅位移传感器原理及应用

介绍了一种双衍射光栅位移传感器,给出了其基本结构,并从多普勒效应的角度分析了其工作原理,给出了双衍射光栅产生的干涉条纹的接收方式和相应的光电信号的处理方法。该传感器与精密位移工作台组合成的表面粗糙度测量系统,对粗糙度样板进行了实测,结果表明该传感器能满足表面粗糙度测量要求。     

混合教与学算法的圆柱度误差评定方法研究

为提高圆柱度评定精度,建立了圆柱度数学模型,将圆柱度误差最小区域求解转化为求目标函数的最小值优化问题。采用二次退火教与学算法对目标函数进行求解,主要包括学生分组排序,"教"阶段与"学"阶段等步骤。针对原始教与学算法求解精度不高,易陷入局部最优等问题,在"教"与"学"两个阶段两次采用模拟退火算法,以一定概率选择较差解来更新最优解,增强算法多样性,从而充分提高计算精度。最后进行求解,并根据终止准则求得计算结果。将该寻优结果与其他方法的评定结果相比较,验证了该算法的可行性及优越性。     

基于改进SwinIR的条纹图去噪方法

条纹图的去噪处理可以恢复条纹图的边界信息,从而提高条纹图三维测量结果的准确性。为了进一步恢复条纹图的边界信息,提出了一种改进SwinIR神经网络的条纹图去噪方法。首先,引入Inception模块,对网络中的RSTB模块进行结构优化,以提高网络的局部特征提取能力。其次,引入多个残差块到网络整体结构中,缓解网络过深带来的梯度消失的问题。实验采用高密度区域条纹进行去噪性能测试,当噪声水平σ为50时,改进SwinIR算法的PSNR值可达31.96、SSIM值为0.995 5、去噪时间为4.035 s。并且,本文改进SwinIR算法与其他7种代表性算法进行实验对比,结果显示本文方法在不同噪声水平下,去噪性能均为最优。     

一种表面结构多尺度融合测量系统

提出了一种表面结构多尺度融合测量系统,该系统将显微图像测量、垂直扫描白光干涉测量、白光干涉纳米探针测量和白光干涉金刚石探针测量等多种不同尺度的表面结构测量方法融合在一起。实验结果表明,显微图像测量对300μm标准玻璃线纹尺的示值误差为-0.251μm,标准偏差为0.4013μm;白光干涉测量对1.26μm和3.33μm单刻线样板的测量平均值分别为1.263μm 和3.328μm,示值误差分别为0.003μm和 -0.002μm,示值相对变化量为1.27%和0.63%;白光干涉纳米探针对高度为（106.8±1.0）nm的校准光栅测量平均值为103.1nm,相对示值误差为-3.5%;白光干涉金刚石探针测量对Ra=4.08μm样板的测量值为4.05μm,测得值的相对误差为0.74％。所提出的测量系统满足表面结构的多尺度融合测量要求。     

大学生机械创新设计大赛组织管理创新初探

以组织本校大学生参加机械设计竞赛现状为例,分析了湖北汽车工业学院竞赛组委会组学生参与大学生机械设计竞赛存在的困难,并从宣传、网路以及组织制度创新等方面入手,提出了一些管理对策。通过实践证明,这些对策对提高学生参与机械创新设计竞赛积极性以及竞赛成绩有非常有效的。     

基于三维精密位移工作台的显微图像拼接测量系统

设计了一种大面积无缝无特征显微图像拼接测量系统,该系统基于光学显微系统和大行程纳米级计量型三维精密位移工作台,建立了以测量系统自身的计量系统来标定CCD摄像机和计算CCD与水平工作台夹角的数学模型,解决了一般图像测量系统需借助外部设备进行标定和夹角测量的问题。构建了非正交水平工作台移动策略,用于光学显微图像大面积无缝无特征拼接,减小了拼接量,扩大了横向测量范围,解决了测量视场与横向测量分辨率受限于物镜数值孔径的问题。     

白光干涉表面结构测量仪的优化设计与应用

为测量微机电系统的表面结构,研制了一种基于白光干涉法的表面结构测量仪。设计了显微干涉仪,通过实验分析了显微干涉仪关键设计参数中的光源带宽、物镜数值孔径、孔径光阑大小对垂直扫描白光显微干涉测量中干涉条纹光强分布的影响;设计了Z向一维位移工作台,提出了一种以显微干涉图像灰度值归一化标准方差为依据的白光干涉测量条纹自动搜索定位方法。相关实验结果为白光干涉表面结构测量仪的优化设计提供了参考依据。