寄生式时栅角位移传感器的新型动态解算系统

为了将时栅角位移传感器应用于运动控制场合,设计了一套新型的测角解算系统。相比传统测角解算系统,该系统不仅实现了时栅角位移传感器的动态测量,而且降低了系统成本,有利于传感器高集成度、低成本设计。首先利用优化的坐标旋转数字计算方法(CORDIC)进行角度粗解算,然后利用三角函数在0附近微区间内呈现线性特性实现了高分辨率的误差线性补偿,完成角度的精解算。减少迭代次数的同时达到了较高的输出精度,实时性高。最后讨论算法本身带来的测量误差,同时,对整个系统的误差进行了溯源。以寄生式时栅角位移传感器为载体,通过调整了传感器的激励输入和利用高速AD的过采样技术,实现了基于寄生式时栅角位移传感器的整个解算系统的设计,同时搭建了测试实验平台,实验结果表明,在传感器输出信号较理想情况下,且允许的速度范围内,系统测量误差小于10″,可以满足动态测量场合下时栅角位移传感器的应用。     

锥面包络圆柱蜗杆齿廓的精密测量

介绍了在ＨＣＭ３２０柱坐标测量机上用线性测头传感器对锥面包络圆柱蜗杆齿廓进行数控化测量的方法。     

CNC式高准确度滚刀测量机

本文阐明了滚刀测量机的工作原理、系统组成、技术关键及采取的措施。本测量机是针对滚刀的几何特点、采用CNC技术而研制的电子创成式仪器,其突出特点是能对高精度滚刀(AAA级)和修形滚刀实现快速测量     

求解齿轮齿廓误差的新算法

介绍一种精确求解齿轮齿形误差的新算法。该方法以渐开线的法线为基础。与齿形误差定义要求一致,算法简单,适用于直角坐标法测量齿形误差的数据处理。     

渐开线纯滚动测量中展开长度的确定方法

双滚轮-导轨式渐开线测量仪一种无阿贝误差、误差源少、测量精度高的渐开线测量仪器,常用来测量 1 级齿轮渐开线 样板或 1 级标准齿轮,但是双滚轮-导轨式渐开线测量仪不易准确获得渐开线的齿廓偏差与展开长度的对应关系。 而渐开线齿 面的齿根部容易累积较多的加工误差和测量误差,1 级齿轮渐开线样板要求齿廓偏差需要从展开长度 3 或 5 mm 处开始计值, 如果展开长度存在偏差将会影响齿廓偏差的测量结果。 为了获得齿廓偏差与展开长度较为准确的对应关系、实现齿轮渐开线 样板的精确计值,本文研究了双滚轮-导轨式渐开线测量仪测量齿轮渐开线样板时齿轮渐开线样板齿顶圆角、齿顶圆偏差和滚 轮半径偏差对展开长度的影响,提出一种基于机器视觉的双滚轮-导轨式渐开线测量仪测量策略和展开长度修正方法,通过机 器视觉判断渐开线样板理论齿顶点和起始测量位置,并根据滚轮半径对展开长度进行修正。 本文对一件齿轮渐开线样板进行 了测量实验,齿廓形状偏差的测量结果与齿轮测量中心的差异不大于 0. 1 μm,且齿廓偏差曲线具有一致性,说明该测量策略可 以获得齿廓偏差与展开长度的对应关系。     

基于免形状测量模式的复杂形状测量机设计

为了高精度高效率地测量数学模型未知的复杂几何形状,介绍了"免形状测量模式",分析了该测量模式对仪器的基本要求,基于该模式设计了一台移动工作台式测量机。测量机以直线电机为驱动元件,以高精度长光栅为测量元件。为减小被测件重量对测量机的影响,设计了封闭式真空负压的空气静压气浮导轨和共平面的H形二维结构。设计了具有制动功能的Z轴和气浮隔振等关键部件。仪器量程为300 mm×300 mm×300 mm,测量不确定度为1.8μm,能测量数学模型未知的复杂几何形状。     

阿贝原则再认识

为探究阿贝原则在现代超精密制造和测量中的适应性,回顾了古典阿贝原则及其扩展,剖析了要素布局产生的一次误差,研究了二维长度测量中的阿贝原则。通过分析测量系统的标准量、被测量、瞄准点、读数点、导向面5个要素的不同布局产生的误差,发现当标准量和被测量按经典阿贝原则要求处于同一条直线上,而其余要素不在这条直线上时,也会产生一次误差。提出了瞄准共线、读数共线、导向共线以及阿贝臂误差、瞄准臂误差、读数臂误差、导向臂误差和阿贝综合误差等概念。揭示了阿贝原则的隐含条件,重新表述了阿贝原则。讨论了上下堆叠式和共平面式二维结构的阿贝原则适应性,提出了一种提升工具显微镜精度的简明方案,介绍了一种减小阿贝误差的共平面二维精密工作台。对阿贝原则的再认识,可更新设计理念,用于研制超精密仪器和机械,也可用于经典量仪的精度再提升。     

基于ISO1328-1:2013的齿廓偏差评定方法研究

针对ISO 1328-1:2013中齿廓偏差定义及评定方法与前一版本差异较大的问题,对ISO 1328-1:2013中的齿廓偏差定义及评定方法进行了细化分析和计算,包括齿廓计值范围和齿廓计值长度、平均齿廓线拟合和齿廓测量数据滤波等方面。给出了符合ISO1328-1:2013的齿廓偏差评定流程,开发了基于ISO 1328-1:2013的齿廓偏差评定软件;采用齿轮测量中心获取齿廓测量数据,进行了齿廓偏差评定,对基于ISO 1328-1两个版本的齿廓偏差评定结果进行了对比分析,并在所开发的齿廓偏差评定软件中,计算和显示齿廓偏差评定参数、评定结果以及评定曲线。研究结果表明:对于同一组齿廓测量数据,基于两个版本标准的齿廓偏差评定结果存在一定的差异,该差异符合ISO 1328-1:2013相对于前一版本在齿廓偏差评定中做出的变更,可为ISO 1328-1:2013的应用提供参考。     

基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪系统ZEMAX仿真方法

提出了一种基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪测量系统的ZEMAX仿真分析方法。利用光学器件对偏振光的变换特性来建立系统的能量模型,建立了基于ZEMAX软件的光学系统模型,分析了光学系统中非理想的光学元件性能对干涉条纹对比度的影响。仿真分析结果表明,当光学系统分光部分、追踪部分和接收部分的分光镜的分光比分别为2…8、6…4和5…5时,条纹对比度达到0.99,光学系统的干涉效果最好。光学系统中的偏振分光镜在非理想条件下,对干涉信号的条纹对比度的影响较小。     

齿轮线激光三维测量仪的研制

快速获取齿轮全部齿面的三维误差信息,是表征复杂齿面质量的关键和前提。 本文基于激光三角测量原理,建立了齿 轮线激光三维测量模型,研制出齿轮线激光三维测量仪,可用于生产现场快速获取被测齿轮的三维齿面误差信息并进行质量评 定。 仪器采用立式结构,主要由基座、精密主轴、圆光栅传感器、控制系统、软件系统等部分组成。 精密主轴采用密珠轴系实现 高精度回转,保证了被测齿轮的高精度定位与回转。 在精密主轴周向布置两个高精度线激光传感器,并根据被测齿轮参数调整 其位姿状态;圆光栅实时获取精密主轴的回转角度,并触发采集器实时采集并记录被测齿轮左右齿面的几何信息。 开发了齿轮 线激光三维测量与评价软件,可实现齿轮齿廓偏差、齿距偏差、拓扑偏差等项目的测量与评定,能够满足 5 级精度齿轮的检测 要求。