平行双关节坐标测量机的精度设计

平行双关节坐标测量机是一种新型非正交坐标测量设备,具有结构简单,精度高,便携等优点。文章首先介绍了平行双关节坐标测量机的测量原理,然后分析了影响仪器测量精度的误差源及误差源的可能修正精度,计算了仪器测量总误差。根据仪器设计精度进行了误差分配,并对误差分配进行了仿真计算,总结了仪器误差分布规律。本文的研究为指导测量机的结构设计和标定提供了依据,为实现平行双关节坐标测量机的测量精度指标提供了扎实的理论基础。     

基于惯性/地磁组合技术的全自动陀螺经纬仪的研制

陀螺经纬仪寻北自动化的研究是目前国内的热点问题。以JT-15陀螺仪为样机,探索了实现陀螺经纬仪智能化及全自动化的关键技术。设计了陀螺经纬仪数字化测量子系统、电子罗盘自动初寻北子系统、陀螺灵敏部自动升降子系统和基于DSP及CPLD的控制子系统。各子系统通过总体软件系统控制,协调工作,实现了陀螺经纬仪寻北的全自动运行。在实验室环境下进行的寻北实验表明,仪器寻北测量时间为11 min时,寻北精度优于8″;测量时间为4 min时,寻北精度优于20″。该全自动寻北系统大大降低了机械陀螺寻北的操作难度,有效的提高了寻北效率,为我国机械陀螺寻北技术的提升做出了自己的贡献。     

弱磁技术在非铁磁性材料检测中的应用研究

提出一种能够应用于铁磁性与非铁磁性材料缺陷检测的弱磁检测技术,并以多晶硅和7A09铝合金两种非铁磁性材料为例,阐述了该技术检测非铁磁性材料的一般过程,即测试材料磁导率、设计实验、采集信号及信号分析。多晶硅自然缺陷检测实验表明,弱磁检测技术能够检测直径为10 μm的夹杂缺陷;铝合金人工缺陷检测实验表明,对于Φ0.4 mm的孔型缺陷和深度为1~2 mm的槽型缺陷,弱磁检测技术都具有很好的检测效果;验证了这种检测方法在非铁磁性材料检测中的可行性。     

陀螺仪灵敏部自动升降的控制

设计了一种吊丝陀螺自动升降系统。采用数字信号处理器(DSP)控制直线步进电机,实现陀螺仪灵敏部的自动升降,完成了相关软硬件的设计,代替了传统的需要人工手动操作的凸轮装置。在陀螺自动升降的稳定性实验中,当脉冲频率为26~40 Hz时,陀螺运行稳定,摆动角度约为94~210';当脉冲频率为33 Hz时,陀螺下放及寻北效果最好,摆动角度约为105~147'。在与人工手动操作的对比实验中,采用直线步进电机的自动升降系统运行稳定、重复率低、操作简单。实验结果表明:该自动升降系统具有较高的稳定性,并可以有效缩短寻北时间和提高寻北精度,对陀螺仪的自动寻北具有现实意义。     

全自动智能陀螺寻北仪中待测光标信号采集模块的设计

介绍了全自动智能陀螺寻北仪的硬件系统原理图.基于CPLD技术设计的电路驱动CCD图像传感器,通过待测光标信号采集模块,实现陀螺仪光标信号的高精度自动采集.实验表明该模块能有效的代替人眼对光标进行识别,可以减少测量结果对操作人员素质的依赖,使寻北仪的寻北精度从原来的30″提高到5″,为仪器寻北全自动化和智能化奠定了基础.     

平行双关节坐标测量机的标定及不确定度评价

借鉴国外ScanMax测量机所具有的优势,研发了RRP结构(即两个转动和一个直线运动)的平行双关节坐标测量机,并研究了该仪器的误差模型、标定方法和不确定度评定方法。首先,根据平行双关节坐标测量机的机械结构建立了仪器的数学模型和误差模型。然后,基于全误差分析技术设计了仪器的标定方案并分别介绍了对重力和扭矩变形、平行度、臂长、零位等参数的标定。最后,根据国家坐标测量机校准规范,提出了通过评价测量重复性和长度测量精度的方法来评定测量不确定度。实验结果表明:在1 000mm×250mm(直径×高度)的测量范围内,平行双关节坐标测量机的测量不确定度可达到12μm(k=2)。得到的结果验证了平行双关节坐标测量技术及全误差分析技术的可行性,为非正交坐标测量机的标定探索了新的方法。     

基于微磁的连续油管在线检测技术

连续油管作业技术已经在钻井、完井、防砂、试油、采油、修井、测井等井下作业领域得到了广泛应用,在线缺陷检测对于保证连续油管安全运行意义重大。为此,将微磁检测技术引入到连续油管管体的缺陷检测,采用电涡流检测技术来测量油管椭圆度,并建立了油管缺陷的微磁检测等效磁导率计算模型、推导了5个参数计算油管椭圆度的方法。在此基础上研制了连续油管电磁检测系统样机,通过微磁检测装置上均匀安装的6个磁通门测磁传感器和用于椭圆度测量的6个电涡流传感器,获得6个所测量油管在圆周上的距离数据,把第6个涡流传感器用于对椭圆度测量结果进行校验。实验结果表明,该检测仪器的检测速度可达1 m/s,缺陷分辨率为0.1 mm,椭圆度检测精度高达1%;可对连续油管使用过程中常见的腐蚀、裂纹缺陷和椭圆度缺陷同时进行检测,检测速度快、效率高、稳定可靠。该项成果为连续油管的快速检测应用提供了技术保障。     

平行双关节坐标测量机运动学分析及其仿真研究

平行双关节坐标测量机是介于传统三坐标和关节臂式柔性三坐标测量机之间的新型三坐标测量机。对平行双关节坐标测量机进行运动学分析是对其进行研究的基础,也是研究其误差模型的前提。根据D-H法建立平行双关节坐标测量机的运动学模型,并将Mtalab的M函数编程与SimMechanics进行联合仿真。通过仿真实验验证了运动学模型的正确性,为以后的理论研究提供了参考。     

微机式陀螺仪自动测量系统

根据欧拉动力学方程建立的陀螺仪灵敏部运动方程,分析了陀螺仪光标运动的理论模型。为了采集陀螺仪实际测量中的光标运动曲线,设计了微机式陀螺仪自动测量系统。该系统可以自动完成光标采集、数据点的拟合、实时曲线描绘和测量结果计算,并可以方便地对曲线进行缩放等操作。利用傅立叶分析对采集的光标曲线进行了评价,计算了光标运动曲线的幅值谱与功率谱。说明了自动测量系统所采集的光标曲线与理论曲线相吻合,验证了测量系统在寻北研究中的可行性。     

3/4周期中天法的陀螺智能寻北

陀螺仪寻北的中天法一次测量需要一个完整的陀螺摆动周期,需时较长,已不能适应现代测量需要。在传统中天法的基础上,提出了3/4周期中天法,并给出了3/4周期中天法的原理和推导公式。完成了传统中天法与3/4周期中天法应用于JT15陀螺仪上的精度对比实验。实验表明:3/4周期中天法在基本保持中天法测量精度的情况下,可以有效地缩减中天法的寻北时间。说明了欠周期中天法寻北测量的可行性,从而为提高寻北效率找到了一条有效的途径。