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测头的自适应测量算法及位置反解

为解决关节臂式三坐标测量机测量精度低的致命弊端,在三坐标测量系统中采用Revo测头.经分析系统的结构特点,确定了转动关节与测杆姿态的几何关系并构造测量时的接近矢量,实现测杆姿态的控制.在此基础上,提出一种基于初始姿态的自适应测量算法,根据数据点的坐标,求得测杆姿态最小变化量,结合位置方程求得该姿态下的位置反解.实验表明：该算法可实现测头姿态的精确控制和位置反解的计算,为具有Revo测头高自由度关节臂式三坐标测量系统的发展和运动学问题的深入研究奠定了理论基础.     

微型五坐标测量机激光测头安装误差的标定

针对非接触式五坐标测量机激光测头安装位置误差较大且不易调整的缺点,建立了该五坐标测量机激光测头安装误差的数学模型.选取激光测头的不同姿态,通过测量实物基准的空间位置,给出了误差模型待标定参数的无约束最优化目标函数的外点法惩罚函数.通过计算个体之间的欧氏距离,剔除掉那些相似的个体,从而有效地避免了遗传算法易早熟的问题,完成了对误差模型的求解.实验结果表明,所建立的激光测头安装误差模型不仅适用于扫描测头,而且对触发测头也同样适用,可把该机的空间测量精度从(11.82+L/1 000)μm提高到(1.96+L/1 000)μm.     

基于Pro/E 3D模型的圆柱凸轮廓面三坐标测量

计算机辅助设计/制造技术的发展,促进了零件曲面测量技术的发展,曲面测量的完成通常依靠三坐标测量机.本文结合对非等价铣削圆柱凸轮廓面误差分析的研究,从Pro/E 3D建模、三坐标测量机试件坐标系的建立、测头补偿等关键问题,基于Pro/E几何模型对圆柱凸轮廓面进行实际测量.     

基于三坐标测量仪齿轮测量误差补偿的研究

通过对齿轮误差的测量，可预测轮齿螺旋线的变形规律，并为齿轮接触应力分析、齿轮传动质量及齿轮修形等领域的研究提供可靠的理论依据。与普通的数控机床相比，三坐标测量仪作为精密的检测仪，其运动精度更高，普通的运动误差模型难以适应三坐标测量仪几何误差精密补偿的需要。根据齿轮的结构特征、需测的参数、以及基于小角度误差假设的普通的几何误差变换矩阵存在的不足，对影响齿轮测量误差的主要运动轴的几何误差模型进行精算，从而推导出三坐标测量仪测量误差补偿所必需的精密几何误差模型。     

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．     

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).     

有噪输入输出动态系统辨识方法

研究了基于带噪观测数据的动态系统的辨识问题.针对输入输出观测数据均含有加性噪声的情况,提出了一种改进的偏差补偿最小二乘算法.该算法引入一个后向输出预测算子,通过考察最小二乘误差的自相关函数及最小二乘误差与后向输出预测误差的互相关函数的性质,得到渐进偏差的估计,并利用偏差补偿原理,得到输入输出带噪系统参数的一致估计.仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于PH10回转体的非接触测量系统建模与标定

提出一种由三坐标测量机,PH10回转体和激光三角测头组成的自由曲面非接触测量系统,为了将激光测头的测量值转换为测量机机器坐标系下的三维坐标值,建立了测量系统的几何模型,利用测头等效法对几何模型进行标定,求出其中的未知矩阵,利用迭代标定法消除了标定误差,使标定结果趋近于理想值。     

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.     

三角法光学非接触测量头应用中的关键技术

光学非接触测头在其实际应用中，有一系列问题需要解决．为此，对三角法测量头的灵敏度与特性标定、工件的倾斜与颜色的影响、光束功率与引起的温升、测头的位置找正、测头系统的作用半径标定等应用中的关键技术进行了实验研究，提出了误差补偿、提高调整和标定精度以提高光学非接触测头使用精度的方法。     

数字图像相关位移场测量的误差补偿

数字图像相关方法中，位移场测量的误差大小与算法的迭代次数通常成反比，要获得较低的误差，必须增加迭代次数，从而增加了计算量；而非迭代的方法误差相对较大。为解决这一问题，提出了一种基于BP神经网络的误差补偿方法。选择基于非迭代光流法的位移场测量方法为算法模型，详细分析了该算法本身存在的截断误差，以模拟散斑图的位移测量值及其误差为数据集，用训练好的神经网络误差预测模型对测量结果进行补偿。实验验证结果表明，补偿后的位移测量误差相较原来总体下降了50%左右，测量误差的统计分布也显著下降。     

Fuzzy自学习误差补偿方法的研究与应用

针对一般开环和半闭环计算机数控系统普遍存在的位置误差和轮廓误差,提出一种新的模糊自学习误差补偿方法。该方法将位置误差及其误差变化率这两个经过模糊化的变量作为模糊推理机的输入,推理机根据一组模糊规则进行推理,并将结果作为误差补偿校正量。利用脉冲合成误差补偿法控制伺服电机运动,达到误差修正的目的。误差校正量的获取具有自学习功能,实验及应用情况表明该方法可行并有良好的效果。     

基于全局优装法的共轴光学系统装调研究

以共轴光学系统中圆柱形零件圆环形装配平面为研究对象,研究了装调中多零件对接时基准轴的角偏误差传递与补偿原理.首先分析了共轴光学系统的实际装调方法和典型定中心基准轴传递路径.然后基于误差测量和最小二乘法,确定拟合圆环形装配平面方程.运用几何变换理论得到精确描述单个零件底面和顶面的角偏误差的变换矩阵,以及两零件装配时结合面上两坐标系间的变换矩阵,建立了多零件装配时始末法线角偏误差与相对装入角度的显式函数关系.针对不同类型的定中心基准轴传递路径,采用不同的遗传算法方案实现了对始末法线角的优化,提出了求解相对装入角度允许误差的方法.最后提出了一种基于全局优装法的共轴光学系统装调方法,并以某共轴光学系统为例,验证了本文方法的可行性与实用性.     

基于误差分解的数控机床热误差叠加预测模型及实时补偿应用

针对数控机床热误差变化复杂而难以用常规方法预测的问题,将温升过程的热误差按不同的误差因素分解为静态基准误差和温升影响误差2个部分,分别建模并叠加生成热误差整体预测模型;利用所建模型对一台典型三轴数控铣床进行热误差预测;同时,结合自主研发的误差实时补偿系统,采用模型预测值对机床热误差进行实时补偿.结果表明：所提出的模型可以准确预测温升过程中任意温度的变化状态和坐标位置的热误差;模型预测值对机床热误差的补偿效果显著,可大幅降低热误差对加工精度的影响.     

序列运算离散化过程中的误差成因及补偿

为了减少序列离散化过程导致的误差,提出几种概率补偿的方法。由误差的成因入手,分析了离散化过程的误差机理,将利用随机变量的概率分布函数离散化后所得序列,分别以修正公式、平均补偿法及比例补偿法进行补偿,推导出各种误差补偿方法下序列期望值及方差的误差估计公式。结果表明:经误差补偿后,算例中序列期望值误差下降为原误差的8%以下,而方差误差至少可降为原误差的91%。     

序列运算离散化过程中的误差成因及补偿

为了减少序列离散化过程导致的误差,提出几种概率补偿的方法。由误差的成因入手,分析了离散化过程的误差机理,将利用随机变量的概率分布函数离散化后所得序列,分别以修正公式、平均补偿法及比例补偿法进行补偿,推导出各种误差补偿方法下序列期望值及方差的误差估计公式。结果表明:经误差补偿后,算例中序列期望值误差下降为原误差的8%以下,而方差误差至少可降为原误差的91%。     

适用于高阶QAM信号的水声信道修正盲均衡算法

针对水声信道的相位旋转问题,提出了适用于高阶QAM(quadrature amplitude modulation)信号的改进的修正常数模算法（improved modified constant modulus algorithm, IMCMA）。在不增大计算量的前提下,对修正常数模算法（MCMA）的权值迭代函数进行修改,从而修正误差控制函数,改善相位补偿能力。在具有多普勒相位旋转的典型两径水声信道环境中进行计算机仿真。结果表明,IMCMA算法相比MCMA算法加快了收敛速度,改善了稳态误差性能;同时又具有和LMS(least mean square)算法相当的相位补偿能力和收敛性能。IMCMA算法可为高速水声通信提供一种非常实用的均衡方法。     

基于修正线性吸光度的Kalman滤波同时测定邻氯苯酚和2,4-二氯苯酚

修正了双组分混合体系的线性Beer定律，提出了修正线性吸光度测量方法，即双组分混合体系吸光度由两组分各自对吸光度的贡献和由于混合而导致的两组分交互作用项两部分构成。基于修正吸光度，利用Kalman滤波紫外分光光度法同时测量了邻氯苯酚和2，4-二氯苯酚混合体系，回收实验显示，修正线性吸光度分析方法无论在平均回收率还是在平均相对误差方面均优于线性吸光度分析结果。在整个实验范围内本分析方法具有良好稳定性。     

水平加热管束间三维汽液两相流特性的研究

针对卧式火管式蒸汽发生器的结构特点,对水平加热管束间的三维汽液两相流特性进行了实验研究。用单探头和三探头单纤光导探针分别测定了加热管束间的空泡份额分布和汽相速度分布。开发了三维汽液两相低雷诺数湍流漂移数学模型和相应的数值计算方法。为计算漂移数学模型中的汽相速度,综合考虑了重力和流体本身的加速作用对汽相漂移速度的影响,故该漂移数学模型可用于分析多维汽液两相流。计算结果与实验测量值符合良好,证明该数学模型是正确可靠的。