齐次坐标变换的测量机误差修正模型

为提高结晶器坐标测量机的测量精度,运用齐次坐标变换矩阵,建立测量机测头中心相对于底座参考坐标系的测量模型,并进行误差修正。实验结果表明,该测量模型可以综合修正21项几何误差,使测量机测量精度提高30%~40%。该研究以误差补偿来提高测量精度,使测量精度由注重零部件的制造转向系统稳定性的高精度检测。     

空间带端面圆的圆度误差评定方法

为实现平行双关节坐标测量机快速、准确的评定空间中任意位置带端面圆的圆度误差,基于最小二乘法原理,提出一种利用空间三维坐标信息进行圆度误差评定的算法。该算法可运用于坐标测量机软件中,并将传统三坐标测量机对特殊圆形工件的多步测量简化为一步测量。程序运行结果表明,该算法是准确可靠的。这为方便、快捷的评定特殊圆形工件提供了技术支持。     

基于反转法的平行双关节坐标测量机的标定

针对关节臂坐标测量机的标定问题,提出了一种基于反转法的平行双关节坐标测量机分离标定方法.阐述了反转法的标定思想,并详细描述了利用反转法进行平行度误差标定、臂长误差标定以及零位误差标定的方法.结果表明:该方法操作简单,其精度可以通过在测量范围内测量量块衡量;使用基于反转法的分离标定法的测量机的测量精度比使用基于高斯-牛顿法的综合标定法的测量机的测量精度高3倍.     

REVO五轴测量系统重构与建模方法研究

REVO五轴测量系统是基于正交式坐标测量机设计和应用的高效率、高精度测量系统.针对在非正交式坐标测量机环境下应用REVO五轴测量系统,提出了REVO五轴测量系统的重构与数学模型.建立了REVO五轴测量系统原始返回数据的构成模型,从返回的合成数据中分离出光栅数据;基于准刚体理论,建立了REVO测头误差补偿模型.通过实验验证了误差补偿模型的正确性和有效性,经过误差补偿,测量误差平均值从-0.190,3,mm降低到0.001,1,mm.本文的研究内容对于在非正交式坐标测量机下应用REVO五轴测量系统具有重要意义.     

3-PUU并联测量机中阿贝误差分析

针对并联测量机中滑块角运动误差对仪器精度的影响问题,分析了3-PUU并联坐标测量机滑块角运动误差及所产生的阿贝误差的特点;在测量理论模型的基础上,借助于全微分理论建立了阿贝误差传递模型;在实验获取各滑块角运动误差数据的基础上,通过插值方法构建滑块角运动误差样条曲线,然后计算出滑块角运动误差对仪器总误差的影响。分析结果表明:滑块角运动误差对Y方向测量精度影响最大,对X方向影响最小,这从另一个角度体现了并联机构误差平均效应的数学内涵,揭示了滑块角运动误差在并联机构中传递的特点,也为后续的误差修正和仪器精度的提高奠定了良好的基础。     

基于激光跟踪仪的关节式坐标测量机参数标定

给出了一种6自由度(degree of freedom,DOF)关节式坐标测量机的总体结构设计,运用Denavit-Hartenberg(D-H)方法建立了该测量机的测量方程,并研究了测量机的误差模型,基于激光跟踪仪建立了基于空间坐标变换原理的测量机参数标定模型.对关节式坐标测量机标定前后的测量精度进行了实验验证,实验结果证明高精度激光跟踪仪可实现对关节式坐标测量机的快速标定.     

一种关节式坐标测量机的建模及其标定

为了研究7轴关节式坐标测量机的测量模型及其标定技术,根据DH模型(Denavit-Hartenberg notation)对7轴关节式坐标测量机进行了建模,并对参数个数和含义进行了深入研究.通过仿真发现7轴关节式坐标测量机直接标定时不能有效辨识某些参数的特殊问题.为解决该问题,设计了弯杆测头对测量机的整机参数进行标定.最后,将测量机测头换回直杆测头进行测头校准,获得更换测头后的测头参数.实验表明该方法能够有效地辨识出测量机整机的参数,能有效保证测量机的精度,这也证明了给出的测量模型的正确性.     

基于激光追踪仪的精密转台角度标定方法

针对一类大直径精密转台不易采用传统方法实现高精度角度测量的问题,提出了一种基于激光追踪仪空间位置坐标测量的单自由度转台旋转角度的测量和补偿方法.首先依据"不共线的三点确定一个圆"的几何原理,建立了被测点空间位置坐标信息与转台角度之间的映射关系,并分析激光追踪仪的位置测量精度对转台角度测量精度的影响,据此提出了被测点半径长度和测量角度间隔的选取原则,以期充分利用激光追踪仪的位置测量精度实现转角误差的高精度测量;然后利用多项式插值方法获得转台转角误差随转角位形的变化规律,并将误差拟合为补偿函数嵌入控制器中,采用修正光栅输出示数的方式来实现转角误差的实时补偿.将文中方法实施于1台安装有圆光栅的精密转台的标定实验中,结果表明,文中方法可有效校正由圆光栅装配误差导致的角度定位误差,使其由标定前的40″降低至5″.     

三坐标测量机测头的校正方法和误差分析

三坐标测量机的测头是坐标测量机的关键部件,主要用来触测工件表面。为确保测量机的测量精度和测量效率,现通过对三坐标测量机测量系统接触式测头结构特点的分析,并对测头校正时所产生的误差进行分析探讨,提出了测头直径有效的校正和使用方法,从而获得最佳的有效工作长度和测针刚性,提高了测量精度。     

REVO测头在非正交式三坐标测量机中的探测矢量修正算法

REVO测头是基于正交式三坐标测量机设计和应用的,针对在非正交悬臂式整体叶盘原位测量机下应用REVO测头探测姿态不正确的问题,根据悬臂式测量机的结构特点,提出了一种探测矢量修正算法,通过将控制器返回的数据进行分离,并经过建立的旋转臂与测头之间的准刚体模型变换,得到REVO测头探测矢量与机器坐标系下被测工件表面法矢的关系,达到探测矢量修正的目的.实验结果表明:探测矢量经过修正后,测量30,mm长的量块,平均误差值从0.015,6,mm降低到0.003,7,mm,提高了测量机的测量精度,为REVO测头在非正交式三坐标测量机中的应用和深入研究奠定了坚实的基础.     

动态零位触发器设计研究

本文介绍了圆光栅动态角度测量中的瞄准指示装置--动态零位触发器,基于双光束干涉原理,采用了两个性能参数严格相同的道威棱镜镀膜胶合作为分光棱镜.介绍了动态零位触发器设计中应该注意的问题.并结合圆光栅测角仪进行了实验研究,对23面正多面棱体进行了角度测量,和中国计量科学研究院的检定结果进行比较,说明此系统具有良好的测量精度和测量的重复性,以及设计的合理性和可行性.     

球杆仪安装误差对机床圆测试精度的影响

为了提高球杆仪测量机床误差的准确度,研究了其安装误差对机床圆测试数据的影响及辨识和分离方法.通过分析球杆仪测量过程中某任意位置的几何特征,推导了球杆仪测量值与安装误差间的数学关系.继而利用数学仿真揭示了测量值随安装误差变化的规律,并建立了相应的数学模型.在此基础上,提出了一种对安装误差进行辨识和分离的新方法.仿真实验数据证明,该安装误差辨识方法具有较高的辨识精度.最后,对非接触激光圆进行了测试实验,结果表明,所提出的方法可以有效地辨识和分离球杆仪安装误差,提高了球杆仪圆测试数据的准确度.     

圆分度动态测量自然基准与动态测量误差修正

文章在分析整周圆分度测量特点的基础上,利用圆分度和角度测量的相对性以及存在的自然封闭基准,建立动态测量误差数据平差处理和零均值处理方法,给出了经处理后的动态测量误差数据的建模实验结果。应用该方法,动态测量实验系统的测量误差减小了6倍,修正结果证明所建模型对经过平差和零均值处理的数据有较好的适应性。     

基于差分结构的光纤光栅应变传感器温度补偿

针对基于差分结构的光纤应变传感器传统的温度补偿算法易产生测量误差的问题,本文将封装后的整个敏感结构一体化分析,通过实验标定得到光栅的温度敏感系数,简化了理论推导,并通过了应变实验测试。结果表明,进行温度补偿后,两光栅中心波长差与压强成线性变化,线性系数为0.7 pm/Pa,拟合度为0.999 5,能够有效抑制温度对波长的影响。     

线光栅付相对旋转的莫尔条纹及其应用

导出了线光栅付相对旋转时的莫尔条纹光电信号与栅线间夹角之间的关系式,讨论了线光栅相对旋转测量小角度的范围。     

地基GNSS-R功率测量应用中的天线方向性影响分析

全球导航卫星系统反射信号遥感技术（global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R）地基功率测量应用中,信号接收天线对于背向同极化和各向交叉极化信号的抑制并不理想.为了分析天线方向性对于目标信号相关功率测量的影响,以右旋圆极化（right hand circular polarized,RHCP）直射信号接收天线和左旋圆极化（left hand circular polarized,LHCP）反射信号接收天线为例,建立了实际天线接收信号的相关功率模型,确定了实际信号相关功率的概率分布以及数字特征,在仿真信号相关功率的数字特征的基础上计算了相关功率的相对偏差和离散系数并进行了分析.结果表明:天线方向性的不理想会造成目标信号相关功率测量误差,RHCP天线方向性仅在低卫星高度角范围内对直射目标信号相关功率测量有较大影响,而LHCP天线方向性在整个卫星高度角变化范围内都对反射目标信号相关功率测量有显著影响.      

小角度测量的光学方法及应用

光学测角法是高精度动态角度测量的一种有效的解决途径．对目前发展较快的几种小角度测量的光学方法——圆光栅测角法、光学内反射小角度测量法和激光干涉测角法进行了介绍．对光学测角法在舰船甲板变形测量中的应用进行了详细的阐述．     

基于超短基线的GPS测姿算法研究

针对超短基线下姿态测量结果稳定性差及可靠性低的问题,提出一种更加可靠稳定的基于超短基线的全球定位系统（global positioning system,GPS）姿态测量算法。构建了扩展卡尔曼滤波（extended Kalman filtering,EKF）模型,并对扩展卡尔曼滤波模型中测量噪声矩阵采用基于卫星高度角模型,得出比较准确的浮点模糊度;联立了载波双差观测方程和伪距双差观测方程,并采用改进模糊度最小二乘去相关平差法（modified least-squares ambiguity decorrelation adjustment algorithm,M-LAMBDA）进行快速模糊度固定解算;利用了滤波法进行姿态解算。实验结果表明,与其他测姿算法相比,该算法可适用于超短基线,能够提高姿态结果的稳定性与可靠性,在基线为20 cm静态环境中,该算法模型航向角的误差方差为0.1左右,航向角的绝对误差为2°左右。在基线为20 cm动态环境中,该算法模型航向角的误差方差为2左右,姿态角的绝对误差为3°左右。     

对刀误差对涡旋线型精度的影响

采用向量运动法得到圆广义渐开线的一般方程，分析涡旋盘加工过程中对刀误差对涡旋线型精度造成的影响，解释了创成法加工涡旋盘的原理．指出一般工程中的 ｌ０ ，ｌ１ 两个参数就是对刀误差在两个相互垂直方向上的投影，并采用极角误差以及向径误差来描述线型误差．     

光纤光栅传感测量中的交叉敏感研究

依据Bragg光栅方程，从理论上分析了光纤光栅应变和温度双参量同时测量中引起交叉敏感的物理机理，对有交叉敏感和无交叉敏感两种情况下的误差进行了分析讨论，并给出了数学表达式，结合实验数据进行了计算，估计了忽略交叉敏感可能带来的误差，同时给出了两种情况下的误差曲线图。