误差补偿的精确运动系统研究

构建了以滚珠丝杠传动提供宏观运动,以超磁致伸缩驱动器(GMA)进行微观运动误差补偿的单坐标数控工作台精确运动实验系统.提出所设计的GMA的系统模型由频率无关迟滞特性与机电系统传递函数串联构成.由Lyapunov稳定性理论推导出滑模变结构控制方案的自适应控制规律.实验结果显示,GMA通过动态补偿控制可以很好的补偿滚珠丝杠的运动误差,使工作平台的运动精度显著提高.     

轨迹误差建模的多轴联动机床轮廓误差补偿技术

为了提高数控机床多轴联动加工精度,减小由传动机构和运动部件质量、刚度、阻尼及摩擦等因素造成的轮廓误差,针对交叉耦合控制参数难以选择及容易使系统不稳定的问题,提出了一种针对多轴联动机床进行运动轨迹误差建模和补偿的方法.该方法通过测量机床的典型实际联动轨迹,来建立轮廓误差模型,实现了加工过程轮廓误差的实时估算和补偿.通过对x、y轴工作台的联动轮廓误差建模和补偿实验,证明此方法可以显著减小圆弧及曲率连续变化曲线轨迹的加工误差,从而提高了在高速条件下的数控机床多轴联动的加工精度.     

基于干扰观测器的磁悬浮系统精确反馈线性化

磁悬浮系统是开环不稳定的强非线性系统。为了提高机床磁悬浮系统的悬浮精度,该文结合反馈线性化方法和干扰观测器补偿对磁悬浮系统进行精确线性化。对磁悬浮系统反馈线性化误差进行了分析,建立了磁悬浮系统反馈线性化误差模型。设计了干扰观测器,并分析了干扰观测器对反馈线性化误差的补偿作用,最后进行了实验研究。研究表明:干扰观测器能够有效补偿反馈线性化误差,获得精确线性化模型。实验结果表明:磁悬浮进给系统的磁悬浮工作台实现了精确线性化,工作台悬浮精度大幅度提高,达到μm级精度。     

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.     

一种角速率输入的捷联惯导姿态算法

为提高角速率输入的捷联惯导系统姿态解算圆锥补偿精度,给出一种新的角速率输入的圆锥补偿结构,该结构中引入了角速率拟合的角增量.然后在圆锥运动条件下推导出圆锥误差分析表达式,并采用频域泰勒方法进行圆锥误差补偿系数的优化设计.最后定义了圆锥运动环境下的姿态算法性能评价模型,并将新的姿态算法与传统算法通过仿真进行了对比分析.仿真结果表明,新的五子样算法的中低频规范化圆锥精度比传统五子样算法高出1个数量级以上,在圆锥运动环境下,增加子样数和提高采样频率能够显著提高新算法的性能优势.     

座标镗床工作台的运动误差分析

本文对座标镗床工作台的运动误差了分析和计算，指导出了工作台运动误差的精确计算公式，并给出了算例。对调整和修正座标镗床的运动规划，提高该机床的加工精度，具有一定的指导作用。     

颌骨重建手术机器人定位精度分析与误差补偿

为提高颌骨重建机器人的精度,借助于—台可以实现绝对坐标测量的高精度光学定位跟踪仪,对机器人系统的定位精度进行了误差分析与补偿研究.针对结构参数和运动变量误差,采用修正的运动学模型,进一步真实地反映了机器人的实际结构参数;对齿轮传动误差和间隙引起的关节回转误差通过实验进行了修正,有效提高了关节传动精度;对零位定位误差,通过机器人逆运动学反解出关节转角,并进行误差补偿,提高了定位基准的精度.实验结果表明上述方法可有效提高颌骨重建机器人的定位精度.      

数控机床实时误差补偿技术及其应用

以某厂一台数控双主轴车床为研究对象,根据齐次坐标转换原理,给出了该机床的几何误差和热误差的综合数学模型．对于不同的热误差因子,给出了不同的热误差数学模型,通过计算机分析合成误差曲线的斜率,分离了热误差和几何误差．补偿系统主要由微机结合机床控制器构成．由机床的温度信号和工作台运动位置信号结合综合误差数学模型,通过微机算出补偿值并送入机床控制器对刀架进行附加进给运动完成实时补偿．补偿试验表明,工件之间的尺寸变化可从原来的６０μｍ以上降到１４μｍ;工件的锥度变化从５０μｍ／ｃｍ以上降到１５μｍ／ｃｍ,大幅度提高了机床的加工精度,满足了工厂的实际生产需要．     

主动控制空气静压精密直移工作台系统的研究

基于伺服控制理论,介绍一种新型超精密直线运动工作台。精密工作台的底部和四周共设置九个主动空气支承,普通机械导轨拖动,除运动方向外其余五维位置姿态由两只四光束激光探头进行测量,并将测量值送控制器与目标值比较,驱动压电陶瓷致动补偿空气膜厚度随外部干扰变化对运动精度的影响。系统固有误差作预处理后,运动精度主要取决于传感器的精度而得到有效的提高。     

一种并联机构结构误差识别与修正的新算法

为了提高并联机床的运动精度,针对简化误差源模型（含42个误差量）,基于并联机构位置正解的快速算法提出了一种结构误差识别的新算法．首先按理论并联机构设计参数,将一球杆仪的两个球铰分别固定在保持平行的动、静平台上,令球杆仪在动平台上的球铰中心相对于静平台上的球铰中心做球面螺旋线运动．然后在此前提下根据球杆仪球杆理论计算长度与实际长度之差构造m维矢量空间,依次让每一个待识别的结构参数有一个单位增量,重点修正与实测误差相关程度最高的结构参数．并通过从测量误差向量中分离出主修正向量后的残余误差向量方法提高修正效率．经过若干轮修正,直到使修正后球杆理论计算长度与实际长度基本一致,即可认为各项误差已修正完毕．该算法只需测量球杆的长度值,大大减少了测量工作量及由此而引入的误差源．     

数控机床进给系统装配误差建模及特征分析

摘要：
通过建立几何模型,分析了数控机床进给系统运动过程中由装配引起的误差特征,提出了表示其误差特征的综合表达式,将装配误差分为周期性分量和累积性分量.通过仿真分析,研究了装配误差在数控机床内置传感器中的信号特征,以及对进给系统运动精度的影响规律.结果表明：装配误差的周期性分量不影响进给系统的定位精度,但会导致进给系统在运动过程中产生周期性波动,且在频率调制的条件下其周期性波动幅值将增加;装配误差的累积性分量影响进给系统的定位精度,当与运动方向发生交叉时将产生累积方向的变化.同时,对某数控机床内置传感器的信号特征进行分析,并基于分析结果进行装配调整,从而降低了由装配引起的运动误差,提高了被测数控机床进给系统的精度.
     

高温气冷堆核电站蒸汽发生器管板定位机器人

管板定位机器人用于高温气冷堆核电站蒸汽发生器的传热管检修工作。作为堵管工具的载体,搭载各种不同的堵管执行单元,将其引导至指定的工作管孔,实施堵管工序。根据施工需求,开展了管板定位机器人研究。受限于被检对象及施工工况条件,管板定位机器人采用了模块化、轻量化设计。为消除管板定位机器人工作过程中管板结构应力变形、机器人自身运动误差和姿态调整引起的变形误差等因素影响,采用机器视觉辅助定位设计方案,消除上述各种非线性误差影响,提高管板定位机器人的位置控制精度。所设计的机器人样机在蒸汽发生器模拟体上进行了实际测试。结果表明,应用机器视觉技术进行目标定位及运动反馈控制是进行非线性误差补偿的有效手段,该方法控制精度高,控制系统相对简单可靠。     

单轴旋转式捷联惯导系统转位方案

对单轴旋转式捷联惯导系统进行研究,针对系统不隔离载体运动会使常值漂移不能被完全平均而产生较大误差的问题,提出一种新的转位方案.基于旋转式惯导系统的基本原理,对传统的四位置转停方案进行了改进.在不隔离载体运动的情况下,周期性地对载体运动给系统带来的误差进行补偿,从而使系统的精度大大提高,并且降低了系统的复杂程度.对陆用车辆和水上舰艇进行了计算机仿真,结果表明,该方案能够在不隔离载体运动的条件下,抑制因载体运动所产生的常值漂移误差,并对其进行实时补偿.     

微阵列制备机器人分向前馈误差补偿控制

为了提高半闭环微阵列制备机器人的定位精度,根据机器人运动误差具有方向性的特点,提出了分向前馈误差补偿技术。建立了微阵列制备机器人系统误差前馈补偿的传递函数模型,对系统的准确性、快速性与稳定性进行分析,从理论上证明该方法在提高机器人精度方面是可行有效的。研究并实施了回程误差与其他非线性误差的分向补偿算法。在清华大学开发的...     

基于双目视觉的柔性线缆运动检测方法及误差分析

研究大长径比柔性线缆的运动轨迹测量.根据线缆的几何特征和运动特点,提出了一种基于中心线匹配法的双目视觉运动检测方法,分析了该方法测量流程中的标定、匹配和重构误差之间的关系,建立了测量系统的几何误差模型并推导了误差估算公式,同时设计了一种误差校核方法.对该方法进行了实验验证,结果表明误差估计值0.11mm与实测误差值0.09mm接近,满足工程要求.     

平面凸轮廓线分析中牛顿插值法的应用及其误差探讨

关于平面凸轮廓线设计,现有文献中推出的凸轮廓线方程式,一般均是以凸轮转角为参数的函数。但生产实践中要求凸轮廓线的向径是以向径角为参数的函数。本文讨论了应用牛顿插值函数解决这个问题。该法简便灵活,易于进行误差估算。通过设计实例,探讨了线性插值、抛物插值、三次插值和四次插值的精确度,进行了误差分析计算,为高速凸轮设计提供依据;还分析了凸轮廓线误差对从动件运动规律的影响,为凸轮廓线设计中制定向径公差和凸轮廓线测绘分析中制定向径测量精度提供依据。     

主轴回转精度测试中的误差分离技术

用标准件进行机床主轴回转精度测量时,所得误差信号中同时含有主轴径向误差运动成分和标准球相对主轴的安装偏心分量。本文在分析主轴误差信号的基础上,提出了有效地分离安装偏心的理论,从而开发出一种测试结果与偏心无关的测试方法,该方法测量精度高,过程简便,易于实现。     

宏微结合的12自由度微装配系统精度分析

为了提高分立式宏微结合的12自由度微装配系统的整体位姿运动控制精度,提出误差矢量坐标变换合成法,建立了微装配系统基于刚体假设的误差传递模型,推导了装配零件与装配基体零件的位姿误差计算公式,提出了姿态误差灵敏度分析计算方法,根据分析结果采用微位姿检测装置测量获得了系统补偿向量,使微装配系统整体位姿运动控制精度提高至微米级.     

主轴回转精度动态测试

对主轴的回转精度进行动态测试，采用双向测试法．运用计算机、A／D板实现数据的自动采集与处理。应用数学方法——曲线拟合法对测量信号中与转速同频的偏心运动和主轴误差运动中的一次误差运动进行了有效的识别分离，正确消除了偏心运动，实现了主轴误差的准确评定。     

基于广义几何误差模型的微机器人精度分析

为描述各种误差源对机器人本体产生的影响 ,提出了一个用于微机器人精度分析的通用方法。通过任意两坐标系间的向后微分关系 ,利用运动学方程以及并联机构的环路特性 ,建立了微机器人的广义几何误差模型。利用此模型 ,可以对微机器人进行精度评估和误差修正。该方法可推广应用到一般并联机器人的误差建模和精度分析