自然地表测距残差对激光测高系统的在轨检校

针对星载激光测高系统,提出一种基于自然地物表面测距残差分析的星载激光测高仪系统误差的在轨检校方法,该方法在已知地表先验模型的前提下推导出测距模型,根据推导的测距模型利用测距残差分析,对激光指向角误差及测距误差进行检校.相较于海洋扫描的测距残差分析方法,该方法利用了残差分析进行检校,但检校场不再局限于平静的海面,且避免了姿态机动;相较于自然地物表面的检校方法,利用了自然地物表面作为检校场,建立的误差模型更直观地反映出激光指向角对测距值的影响.仿真结果表明:该方法能较好地对激光指向角误差及测距误差进行检校,使假定系统误差值与系统误差检校值的偏差值优于12%.     

机器人铣削压铸件毛边的方法与实验研究

将机器人用于压铸件产品加工,需要解决软件自动生成加工轨迹,建立一致性的虚拟模型空间与实际模型空间等技术.采用机器人及其末端的标定工具,获得机器人与工作台、机器人与刀架之间的变换矩阵,从而建立虚拟模型空间和实际模型空间的一致性.利用CAM软件生成加工工件的刀具轨迹,通过后处理方法将刀具轨迹转换成机器人加工轨迹.对生成的轨迹点进行转换,形成工件绕刀具平动的虚拟加工轨迹.实验结果表明,与理论加工轨迹相比,实际加工轨迹形成了2mm左右的系统误差,该误差由机器人零位误差和本体几何误差产生,通过缩放工件模型来产生轨迹,可以有效消除系统误差.消除系统误差后的加工精度可以达到±0.1mm,满足压铸件去除毛边的加工要求.     

基于奇异值分解的曲面最佳适配的不确定度分析

采用建立数学模型的方法,提出一种曲面最佳适配的不确定度模型．为了确定曲面误差与不确定度参数之间的关系,推导了曲面最佳适配的灵敏度矩阵．采用矩阵的奇异值分解原理,对曲面最佳适配的灵敏度矩阵进行分解,得到不确定度参数与测点随机误差的关系表达式．根据分析结果得知,每一个不确定度参数是测点随机误差的线性组合．     

基于点云数据的自由曲面加工误差评定

针对自由曲面加工误差检测困难的问题,提出了一种自由曲面加工误差评定方法。该方法以高精度蓝光扫描仪获取到的点云作为实测数据,以自由曲面的立体印刷模型作为理论模型。首先设置动态偏差阈值去除点云的远距离噪声,利用基于曲面变化度的局部离群系数方法去除点云的近距离噪声;然后采用最近点迭代算法分离点云位置误差的旋转量,以自适应粒子群算法依据最小区域原则分离位置误差的平移量;最后对点云进行基准变换后,计算点云与模型之间的偏差。实验结果表明,相对于最近点迭代算法,所提方法计算的位置误差向量均方根误差减小了66%,轮廓度减小了18%。提出方法的位置误差分离精度更高,轮廓度误差评定更准确,适用于扫描点云对自由曲面的加工误差评价,可以有效判断出超差区域。     

自由曲面多轴加工的刀触点轨迹规划

分析了自由曲面加工误差的产生原因,重点阐述了刀触点轨迹的步长和行距对曲面加工精度的影响,在此基础上提出了一种基于线性逼近误差和残留高度约束的刀触点轨迹规划方法,该方法可以保证曲面加工的精度要求。最后以一张自由曲面为例,考察其刀触点轨迹的分布和连续性情况,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

非建模系统误差对LAMBDA方法影响的研究

非建模系统误差是影响整周模糊度固定的一个重要因素。在现有经验模态分解理论的基础上,定义经验模态分解的多尺度分解与重构结构,依据累积标准化模量的均值随尺度的变化确定非建模系统误差与噪声分离尺度的选择标准,分离出双差观测值残差序列中的系统误差,并对初始双差观测值进行修复,得到去除系统误差后的双差观测值序列。比较系统误差消除前后LAMBDA方法求解整周模糊度固定的速度、可靠性和搜索空间,结果表明:利用经验模态分解方法消除系统误差后,LAMBDA方法求解整周模糊度固定的速度和可靠性明显提高,搜索空间得到一定优化。     

自由曲面超精密车削加工路径优化设计

加工路径优化设计是提高自由曲面超精密车削表面质量和形状精度的关键技术．采用NURBS插补模型进行自由曲面的描述,提出柱面坐标加工模型进行自由曲面超精密车削加工分析,借助矢量数学对刀位点进行刀具参数的优化补偿,并采用螺旋投影驱动方式实现加工路径的规划．对各种类型自由曲面进行加工实验,表面粗糙度达到5．16nm,路径优化设计后加工形状精度提高近10倍实验结果表明,提出的路径优化设计方法可以高效可靠地加工光学质量表面的自由曲面。     

组合曲面的NURBS插补技术的研究

在分析组合曲面构成原理的基础上,将组合曲面分解为若干组合曲线,以非均匀有理B样条为工具,利用NURBS强大的造型功能表示分解得到的组合曲线,然后对组合曲线进行插补加工。通过对所有分解的曲线的加工达到加工曲面的目的,最后引入误差的控制。通过限定误差的大小来自动调节插补步长的大小,从而调节插补的速度,以达到高速高精度组合曲面加工的目的。     

一种零耦合滚齿全误差模型及其预测方法

为了降低滚齿全误差模型的求解难度,建立了机床误差模型与工件加工精度之间的映射关系,同时对滚齿加工误差进行准确辨识与预测,提出了一种将滚齿全误差模型分解为两个完全独立的子模型并进行协同计算的方法,可以提高滚齿全误差模型在误差辨识、预测中的可操作性。利用齐次坐标变换建立机床误差传递模型,依据共轭曲面的空间啮合特性,对滚齿加工理论齿廓进行了精确计算。利用齿廓误差的折算方法,将机床误差参量折算成齿廓误差,从而得到实际加工齿廓,通过对比,即可得到齿形、齿向、齿距等误差值,从而建立起了机床各误差参量与齿轮加工误差之间的完整映射关系。进一步在滚刀存在偏心的情况下进行直齿滚切实验,并将齿轮检测结果与文中模型的预测结果进行对比,表明该模型的计算结果与检测结果高度契合(相对误差≤5%),充分说明了该模型的正确性与实用性。滚齿加工误差的准确辨识与预测也使滚齿加工虚拟化成为可能,为构建机床信息物理系统模型和实现预测式制造提供了重要的技术支撑。     

动态测试误差的系统建模与混合谱分析法

本文拟通过动态测试数据处理来分离测量结果、系统误差和随机误差。首先采用动态数据系统建模法(DDS)作预处理与预分析,然后主要应用逐步回归法和周期图检验法即离散谱分析法,提取非周期与周期的确定性成分,并分离出测量结果与系统误差。再对提取后的数据,应用DDS建模法作随机误差的相关分析和连续谱分析,以分离其随机性成分。必要时可借非线性最小二乘法确定两者的组合模型,面对其参数作出精确估计。该方法的分辨率与估计精确度均有所提高,适用性很广,可全部借微计算机进行实时动态数据处理及修正测试误差。     

二维数字化齿面加工误差分析

针对二维数字化齿面几何特征及加工特点，建立一个基于表面测量的离散阵列式齿面加工误差分析模型；提出实测齿面与理论齿面间匹配规则，找到真实的加工误差分布；设计4种不同算法，计算得到齿面各点加工误差；运用统计理论，对各齿面误差均衡，并以之为加工误差补偿预测值；实例验证了本文方法的正确性。     

采用欧几里得贴近度的精密车削误差源模糊诊断方法

提出基于模糊数学原理,采用欧几里得(Euclid)贴近度判别和确定工件加工误差源的方法.加工误差利用模糊子集描述,加工误差源采用语言模糊矢量描述,用7个语言值表达加工误差和加工误差源语言模糊矢量的隶属度;构建加工误差源知识库,得到模糊语言隶属函数的数值表达式,进而得到模糊矩阵;建立加工误差与误差源之间关系的数学模型;计算欧几里得模糊贴近度,结合阈值原则和反向推理,实现加工误差源诊断.以一阶梯轴的加工为例的实验研究表明,该方法对机械加工过程中误差源的诊断准确、快捷.     

自由曲线加工中刀具半径常规偏置方法的误差分析及其改进

对常规刀具半径偏置方法引入的额外加工误差进行了研究，推导了凸、凹自由曲线加工时额外误差的数学表达式．提出了一种改进的刀具偏置方法．仿真结果表明，该方法可以较好地解决常规刀具半径偏置方法带来的理论和实际加工误差不一致的情况．     

多因素综合作用的摆线针轮传动误差分析

摆线齿轮的齿廓修形以及制造误差是影响摆线针轮传动精度的关键因素,为了分析多因素综合作用下摆线针轮传动的误差,基于齿轮啮合原理和坐标变换,通过构建考虑齿廓修形、加工误差和装配误差等综合因素的摆线齿轮齿廓方程,得到多因素综合作用下的摆线针轮啮合副误差分析模型。该模型可实现齿廓修形、加工和装配误差等因素综合作用下摆线针轮传动误差的分析计算,分析各误差因素以及多因素作用对传动误差产生的影响。结果表明：摆线轮齿距累积误差对传动误差的影响最大;摆线轮廓度误差和装配误差的影响次之;针齿半径误差和针齿位置半径误差的影响最小。     

单摆法测重力加速度实验误差分析

用误差理论综合分析了单摆法测量重力加速度的误差来源；使物理实验的偶然误差的各个基本概念更清晰明了，使系统误差的动用具体直观。     

电解加工直纹型面叶片的误差分析及处理

分析整体叶轮直纹型面叶片展成式电解加工误差产生的主要因素，提出了减小这些加工误差的措施及展成式电解加工综合性误差处理方法。通过这些处理方法的实际应用，已稳定加工出工序合格零件，且部分加工件已在航空发动机中使用。     

数字高程模型（DEM）误差分析的逼近论模型

通过对现有地面DEM各种不同观点的分析,阐明地面是多个单元曲面在复杂的地形结构线上拼接而成的确定表面;对把地面或其局部视为随机曲面的观点以及以随机误差概括DEM误差的流行观点和方法提出明确异议,并给出具体论据和分析.针对所有DEM生成方法均使用内插方法却大多避而不谈逼近理论和逼近误差的怪现象,分析了正确的地面现、数据观、逼近观三者之间互相依存的紧密关系.在此基础上,运用数值逼近理论量化地分析了DEM主要生产过程的误差及其作用机制,指出符合规范的测绘数据能在该分辨率上正确反映地形结构特征;给出了规范数据常用的线性、三角形上线性、双一次拟线性DEM内插方法的内插误差模型,以及偶然误差在该逼近函数下的传播模型,指出并证明了DEM最优线性内插模型及其卓越特性;运用这些模型解释了历史试验中若干引起困惑的问题.     

用端铣刀数控加工自由曲面的刀具干涉检测

针对用端铣刀在自由曲面上进行3轴数控加工，提出了一种系统的刀具干涉检测方法．加工自由曲面时，刀具干涉可能出现在包括刀具驱动面在内的刀具周围任何区域．提出用检测线代替检测面来寻找加工自由曲面时可能出现刀具干涉的方法，可极大地加快检测过程，改善加工精度和可靠性，而且有利于产品的几何设计和指导影响加工效率的刀具选择．研究表明，所提的方法和算法合理有效．     

数控机床动压主轴的热误差建模技术研究

为了降低加工过程的热误差,提高数控机床加工精度,基于时序相关分析理论与数值计算方法,建立了一种以温度场分布及加工参数为输入的新型机床主轴热误差建模方法.所建模型由热误差模型、主轴动压轴承热特性模型以及主轴热传递模型三部分组成.该方法首先根据时序相关理论建立热误差与温度测点之间的相关模型,再通过灰色相关理论完成关键温度测点位置与数量的优化,同时,基于数值计算与热传导理论,建立了动压主轴系统热特性模型.以一台大型龙门导轨磨床为实验对象,建立了磨床主轴箱热误差预测模型.实验结果表明,所建立的热误差模型具有良好的热误差辨识性能.     

半参数回归分析及其在测绘数据处理中的应用

在测量实践和科学研究中，随机因素和确定因素往往是共同存在的，经典测量平差是建立在随机模型基础上的，即认为观测值中仅含有偶然误差，不存在具有确定性的系统误差，而实际上，系统误差的存在是客观的，如果忽略这一点，平差结果将是有偏的。为此，我们希望能在平差模型和平差过程中，对上述两种误差加以区分，以获得最优无偏估计，基于上述目的，本文从最小二乘配置的理论和模型出发，在分析、研究近年来关于统计分析和测量数据处理有关文献的基础上，引入半参数回归分析的概念。并讨论了正则化参数α对解的影响，通过模拟计算得出结论：只要正则化参数取值合适，就能得到令人满意的结果。