线结构光扫描测头误差分析与补偿方法

针对线结构光扫描测头多项式拟合测量模型的系统误差问题,提出了一套用于该测头系统误差提取与补偿的方法.该方法通过在不同高度测量固定直线来提取不同景深位置的测量误差,并从中分离出测头在不同测量高度存在的系统误差,同时进行高度方向上的误差补偿.然后,利用标定结果以及高度方向的误差补偿点阵,将由标定成像网格点阵计算得到的空间点阵与实际标定空间网格点阵进行对比,进一步提取高度误差补偿后的测量结果存在的误差值,从而进行二次补偿与修正.实验表明,该方法可以有效扩大测量景深(达到150 mm),并且在采用步进电机开环驱动的普通机械精度工作台(单轴定位精度为15 μm)上测量时,能够保证在较大景深范围内具有较好的测量精度(±50 μm).     

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.     

线结构光多传感器三维测量系统误差校正方法

针对线结构光多传感器三维轮廓测量系统中多传感器坐标系统一误差及线结构光带特征平面方程求解误差的校正问题,应用一种可进行特征点多分辨率提取的平面靶标,选择两传感器共同测量范围内部分特征点作为参考点,应用迭代求解最近临点算法,求解两标定坐标系精确统一的参数,实现多传感器测量系统中两坐标系统一误差的校正.提出了一种带参数的线结构光带图像特征点亚像素提取算法,通过参数设置改变线结构光带特征平面的位置,对线结构光带特征平面方程求解误差进行校正.实验结果表明,误差校正算法精度高、重复性好,确保测量系统可以获得复杂型面物体高精度的截面测量配准数据.     

大齿轮齿形测量中补偿安装偏心的理论分析

针对大齿轮齿形测量时安装偏心不易消除的特点,采用误差补偿的原理消除安装偏心产生的测量误差.分析了安装偏心与齿轮传动时啮合线增量的关系,提出了实时和非实时的误差补偿方法.实时误差补偿的核心思想是坐标变换,结合齿形的各种测量方法,给出补偿安装偏心产生的测量误差的数学模型;非实时误差补偿是在测量结束后利用计算机辅助计算补偿安装偏心产生的测量误差,推导了啮合线增量法和微分法的数学模型.实际测量时,可根据实际情况选择合适的补偿方法.     

林尼克结构干涉测量系统误差分析

在应用林尼克结构干涉测量系统进行测量时,发现系统存在一个近似为二次曲面的测量误差。根据光学干涉系统的测量原理,分别对林尼克结构干涉测量系统的相移器误差、摄像机误差和光学系统误差进行了分析,确定光学系统误差是干涉测量系统的主要误差源,其中显微物镜焦点轴向误差是产生系统测量误差曲面的主要原因。以平面为实验测量样件,应用测量系统对参考光臂显微物镜的不同轴向位置进行了测量,通过分析测量结果验证了焦点轴向误差对系统测量误差的影响,并与理论结果进行了比较。     

线结构光视觉测量中的边缘效应及其补偿

研究了线结构激光测头测量中小尺寸零件的光带边缘效应问题。分析表明，当光带宽度大于一个像素时，在被测零件的边缘部位就会产生测量误差，即边缘效应误差。通过研究边缘效应误差的成因和特点，提出了采用分段平滑对光带边缘效应进行拟合修正的方法。该方法通过分段、曲线段类型判别和拟合修正三个步骤对光带中心进行处理，以补偿边缘效应引起的误差。对实测数据的处理结果表明，该方法是有效的。     

被测表面特征对激光测头特性的影响

提出了基于坐标测量机,激光三角法测头,测头回转体的自由曲面非接触扫描测量方法,其中激光测头的输出值受被测表面的粗糙度,曲率以及颜色等特征的影响,存在相应的误差,为了减少这些误差,对其影响规律进行了实验研究,结果表明,表明粗糙度值太低,测头不能完成测量,原因是表面存在较强的镜面反射光,曲率越大,测量误差越大,因为光斑区域内的表面平均高度变化加大,颜色越深,测量误差越大,因为漫反射光信号过弱所致。     

提高三点法测量精度的研究

目的 研究进一步提高三点法测量圆度及轴系运动误差精度的方法。方法 分析了测头读数及角位置误差对圆度各次谐波及圆周各点测量精度的影响,提出了三点法测量系统的优化策略与算法,研究了三点法测量误差的分布与传递规律;提出了克服测头定位误差以及３个测头的灵敏度不一致影响的软件校正方法。结果 圆度各次谐波的最大测量误差相对于传统三点法减小６７％,圆度及其各次谐波的测量不确定性明显降低。结论 该方法能明显提高三     

回归拟合模型误差补偿效果比较研究

测量的真值与被测物物理量的真值不一致,其中不可避免地含有测量误差,建立回归拟合模型是处理数据的常用方法 .通过1算例,应用附加系统参数、最小二乘配置和半参数3种模型误差补偿技术,比较其对一次函数和二次函数回归模型误差的补偿效果.结果表明,最小二乘配置得到的补偿效果最好.     

非正交坐标测量机下REVO测头参数及误差标定

针对基于正交式坐标测量机设计和应用的REVO五轴测量系统,在非正交式坐标测量机下应用不能实现自标定的问题,基于对称和反转原理,提出了测头参数和误差项的一系列单项标定方法,通过测量机单轴小范围辅助运动测量量块,实现了非正交坐标测量机下REVO测头的参数和误差标定,避免了大范围运动测量机主轴所产生的运动误差给标定结果带来的影响.通过实验验证了所提出标定方法的精确性和有效性,经过标定和误差补偿后,平均测量误差从18.1μm降低到了0.8μm.实验结果表明:所提出的方法操作简便,精确度高,具有很好的溯源性.     

齿轮机床传动链误差的工件诊断法

应用齿轮精度理论、现代谱分析技术和误差分离技术,提出通过测量机床所加工的齿轮来诊断机床的传动链误差(工件诊断法)。给出了由机床、刀具和工件系统中各个误差源所产生的齿轮加工误差的数学表达式,阐述了工件诊断法的原理。     

数控机床平面误差场的接力测量法

分析了数控机床几何误差的固有特性,提出一种使用较小范围测量仪器获得整个机床平面误差场信息的方法——接力测量法.该方法以距离机床坐标原点较近的点（该点的误差直接通过测量仪器获得）为基点,从而获得离机床坐标原点较远位置点的误差,依此类推,最终获得整个机床平面上位置点的误差信息.给出了接力测量的法则,对平面误差场中任意一点的误差,应以最少的接力次数获得,接力测量次数相同时,测量路径对测量结果影响不大.试验结果表明,在数控机床反向间隙补偿后,由接力测量产生的误差对测量结果影响很小,接力测量法具有较高的测量精度,且操作方便,能够用来进行平面误差场的标定.     

三坐标测量机误差测量的新方法

以平面圆轨这上各点空间与几何的关系为基础,提出了一种测量三和何误差的新使用Ｒｅｎｉｓｈａｗ检查规测量ＸＹ,ＹＺ、ＸＺ平面内特定圆周上各点的空间误差,通过最小二乘法,可分同所有２１项几何误差,这种方法操作方便、精度高,仅用２ｈ即可完成全部２１项误差的测量,为通过补偿提高坐标测量机的精度提供了有效手段。     

快速检测三坐标测量机垂直度误差的新方法

根据三坐标测量机空间误差与几何误差关系，使用Renishaw检查规，通过测量xy、yz和xz平面内特定圆周上各点的空间误差，可快速获得垂直度误差．使用该方法可快速、准确和方便地检测三坐标测量机垂直度误差，在安装和调试大量程三坐标测量机时，可快速检测，根据检测结果及时调整，方便快捷．     

ICP算法在双目结构光系统点云匹配中的应用

双目结构光系统在测量物体时有更好的效果,测量物体视野是单目测量系统的两倍。该文根据针孔成像理论给出了双目结构光重构的数学表达式,并通过Zhang氏标定法给出了标定结果。在双目系统中,投影仪和摄像机的标定误差、仪器设备的系统误差,都会导致得到的两组三维点云数据不能很好地重合。因此,该文提出将标定获得的两个摄像机关系矩阵做为点云匹配的初值,使用改进的最近迭代点(iterative closest points,ICP)算法,加速点云匹配时间,并对经过初值变换的点云数据进行再次匹配,进一步减小系统在标定过程中的误差,从而达到对标定误差进行补偿的目的。实验结果表明:改进的ICP算法使标定后的点云能够很好地重合,并对标定值进行了修正,点云匹配的时间缩短为0.3s。     

称重式降水传感器测量误差变化研究

为研究自动气象站称重式降水传感器测量误差的变化规律,提出了一种通过依次添加砝码准确模拟降水量,从而实现现场校准的方法。对2019—2021年传感器现场校准数据进行统计,基于历史校准数据设计了一种计算称重式降水传感器偏离程度及其变化趋势的方法,根据历史校准数据得到传感器偏离程度变化模型。结果表明,现阶段传感器测量误差范围及观测数据质量整体受控可控,总体偏离程度为标准值的2.1%,且逐年增长0.1%。该研究可为气象传感器的测量误差预测、寿命预测提供参考。     

圆度误差测量建模与分析

在极心变换数学理论的基础上,建立工程中轴类零件将圆度误差测量的数学模型,并依据所得到的数学模型建立数据分析程序,将该分析程序与数据采集系统相连,构成测量圆度误差系统并应用于实践,为进一步开发高精度的圆度误差测量系统奠定了基础。     

基于光电技术的圆度测量及最小二乘评定

提出了一种基于光电技术测量圆度误差的新方法.该方法将圆度误差转化为轴上物点的移动,利用理想光组轴向放大率理论来实现微位移的放大,并通过采用位置敏感探测器将光斑像点的位移转化为电信号的输出,从而实现位移与电信号的转化;在测量圆度的同时,采用圆光栅来测量工件转角,实现整周的圆轮廓实时记录;对于圆度误差的评定采用最小二乘法,并经过对比实验,证实该方法的测量原理可行,实现了圆度误差的整周连续测量,其测量精度可以达到1 μm.     

回转式激光线扫描测量仪

提出一种基于线结构光的回转式视觉测量系统,首先介绍系统的组成和工作原理,建立了线结构光测头的数学模型,并用该系统对测头进行标定;然后确定转台的回转中心,实现了将测头二维测量值向被测物体三维坐标的转换;最后,给出了实际测量结果,此系统能一次性完整测量任意工件的外表面,测量精度优于0．07mm。     

并联机床平面约束机构误差分析与建模

针对五轴数控机床平面约束机构进行了误差分析,指出了并联机床平面约束机构误差主要影响因素为机构的制造误差和安装误差·前者与由其引起的约束机构顶边中点沿x方向的位移成非线性关系,而后者则成线性关系·提出了一种依据测量数据反演非线性误差模型的建模方法,给出了五轴并联机床约束机构实测信息与模型输出间的多项式误差模型·比较仿真结果与测量结果可知,基于上述方法建立的误差模型精确,进而利用该模型对机床进行实时精度补偿,可使机床x方向定位精度大为提高