量具设计中的误差分析与补偿策略研究

本文聚焦于量具设计中的误差分析与补偿策略研究。通过对量具设计中的误差来源进行深入剖析,明确了制造误差、使用误差及环境误差等主要类型。在此基础上,详细探讨了误差补偿的基本原理,并对补偿方法展开探讨。之后,提出了具体的误差补偿实施策略和优化措施,结果表明,有效的误差补偿策略能显著提升量具的测量精度和稳定性。希望通过本文的探究,能够不断地提升量具的测量性能,为制造业和科研领域提供更加可靠的测量支持。

面阵对称翻转变换用于F-P微小角度测量系统

法布里珀罗(F-P)标准具应用于位移和角度测量时,其干涉成像同心圆环圆心坐标的准确计算对测量结果具有关键影响。针对面阵CCD传感器上干涉成像同心圆环在移动时存在的误差,利用干涉成像同心圆环有效信息,提出一种面阵像元正反细分的对称翻转算法,在理论分析的基础上进行算法和实验验证。将该算法应用于F-P微小角度测量系统并进行比对实验研究。实验结果表明该算法可将圆心坐标标准差减小至0.0028个像素单位;在±150″测量范围内,F-P微小角度测量系统的测量值与ELCOMAT HR自准直仪两者的示值误差不大于0.38″,经拟合修正后两者示值误差不大于0.06″,测量准确度得到有效提高。

基于球杆仪的五轴数控机床误差快速检测方法

几何误差是五轴数控机床重要误差源,针对传统测量方法仪器昂贵、测量周期长问题,提出基于球杆仪的五轴数控机床几何误差快速检测方法。对于机床的平动轴误差,利用多体系统理论及齐次坐标变换法,建立平动轴空间误差模型,通过球杆仪在同一平面不同位置进行两次圆轨迹,辨识出4项平动轴关键线性误差;针对五轴机床的转台和摆动轴,设计基于球杆仪的多条空间测试轨迹,完整求解出旋转轴12项几何误差。实验结果显示,所提方法获得转角定位误差与激光干涉仪法最大误差为0.001 8°,利用检测结果进行机床空间误差补偿,测试轨迹偏差由16μm降至4μm,为补偿前的25%,验证了方法的有效性。提出的五轴机床几何误差检测方法方便、便捷,适用于工业现场。

基于曲面控制点重构的加工误差在机测量方法

为了提高汽车车身外覆盖件模具的加工精度,提出一种在机测量自由曲面加工误差的方法。首先基于改进波前法生成三角网格,提取理论曲面网格节点的坐标数据,根据在机测量得到实际加工曲面的采样数据;然后基于T-splines的小波控制点法进行曲面重构,拟合加工曲面;最后基于广义牛顿法计算重构的实际曲面控制点到理论曲面的法向距离,获得曲面的加工误差分布,并对实验加工的凹凸曲面样件的轮廓度误差进行分析。实验结果表明,基于T-splines控制点法的曲面重构方法能够在机、有效地获得自由曲面的加工误差。

基于机器视觉的异形零件尺寸精密测量方法

针对目前异形零件尺寸测量中存在的精度低、成本高、难以实现在线测量等问题,提出一种基于Halcon的异形零件尺寸精密测量方案,包括硬件和软件算法两部分。硬件部分主要对工业相机、工业镜头和光源进行选型,并设计了测量装置。软件算法部分,首先利用Halcon对相机进行标定获得其内外参数,然后通过灰度处理、阈值分割等算子得到零件区域,接着通过区域特征筛选、最小二乘算法拟合区域最大内接圆和最小外接圆、计算两线段距离、计算两直线夹角、计算区域个数等方法实现对异形零件的齿高、外槽宽度、外槽角度、圆孔角度、外槽深度、齿数等参数的测量。最后,与高精度三坐标测量机的测量结果对比,结果表明采用本方法测量异形零件的齿高、外槽宽度和外槽深度的精度达到0.04mm,测量外槽角度和圆孔角度的精度达到0.03°。

基于气动位移传感器的纵切车床热误差测量方法研究

针对传统纵切车床热误差测量方法时间长,导致测量过程中的瞬态热行为影响测量结果的问题,提出了一种基于气动位移传感器的纵切车床热误差测量方法。首先,将两个气动差动变压器(Linear Variable Displacement Transducer,LVDT)式位移传感器安装于刀具架上;其次,利用数控程序控制测量,可以实现刀具运动空间内X和Y方向热误差的测量,测量时间缩短至5 s;最后,进行热误差测量实验。实验表明:这种方法的测量结果与激光干涉仪测量结果平均偏差小于0.5μm,验证了这种方法的可行性与有效性。这种方法测量时间短、成本低,为纵切车床热误差补偿提供了依据。

超声临界折射纵波定量评定合金钢近表层布氏硬度试验方法的研究

为了解决合金钢构件布氏硬度无损、在线、在役定量监/检测问题,构建并使用先进临界折射纵波参量试验装置,开展了超声临界折射纵波定量评定合金钢近表层布氏硬度的试验,测量超声临界折射纵波在合金钢标定试件上的传播特性参量,计算评定布氏硬度所需的检测参量,即声速及衰减系数。通过改变收、发探头前沿间距和标定试件的显微织构,观察上述变化对超声波传播特性参量的影响,遴选并评定合金钢标定试件布氏硬度敏感检测参量,建立了临界折射纵波定量评定45#钢标定试件近表层布氏硬度标定映射关系的数学模型,并验证其预测准确度。结果表明,试验所得的临界折射纵波检测参量对标定试件布氏硬度的敏感程度不同,声速与布氏硬度具有较强的关联性,且声速预测模型的测量误差为实际应用的10%,满足要求;而衰减系数不能作为评价合金钢近表层布氏硬度性能的检测参量。本研究为采用超声无损检测方法评定合金钢构件布氏硬度提供了一定的借鉴。

基于线激光的压缩机曲轴圆度和平面度测量

目前人工使用千分表测量空调压缩机曲轴圆度和平面度时存在易伤工件表面、效率低和不能精确评定等问题。针对上述问题,设计了一套基于线激光位移传感器的空调压缩机曲轴圆度和平面度非接触式测量系统。首先,通过测量标准量棒,提出一种系统误差的标定方法;其次,基于线激光采样数据,开发了一种曲轴横截面圆度测点的提取算法,并将系统误差用于测点补偿,实现曲轴圆度测量;接着根据曲轴平面测点间的斜率分离出轮廓线,通过均匀下采样方法获取精简点云数据并采用最小二乘法实现曲轴平面度测量;最后,基于上述方法开展了曲轴圆度和平面度的测量实验。实验结果表明:该测量系统的圆度测量精度<4μm,平面度测量精度<2μm,圆度重复度测量误差<0.8μm,平面度重复度测量误差<0.3μm,满足曲轴圆度和平面度快速准确的测量需求。

曲轴综合测量机几何误差建模及敏感性分析

为提高曲轴综合测量机测量精度,针对其几何误差元素多,逐一进行补偿工作量大、过程繁琐等问题,基于多体系统理论和齐次坐标变换建立曲轴综合测量机的几何误差模型,采用Sobol敏感性分析方法进行分析,识别出对测量精度影响较大的关键几何误差项。通过对曲轴综合测量机随动测板不同位置处的误差元素敏感性系数进行分析计算,从21项几何误差中识别出10项对曲轴综合测量机测量精度影响较大的关键项,为合理经济地提高曲轴综合测量机测量精度提供依据。

自驱动关节臂坐标测量机可视化监控平台设计与仿真

针对传统坐标测量机人工测量模式误差大、运动仿真平台三维可视化效果差的缺陷,以六自由度自驱动关节臂坐标测量机为研究对象,基于Unity 3D软件设计了一款自驱动关节臂坐标测量机三维可视化监控平台。利用SolidWorks软件建立测量机三维模型,联合3ds Max软件完成了三维模型的优化处理与导入,采用Unity 3D自带的UI组件搭建了可视化界面框架,编写C#脚本绑定模型零件,实现虚拟坐标测量机自驱动控制。研究内容包括三维建模与轻量化处理、模型加载、可视化监控平台界面设计、测量机运动仿真以及UDP通信实现数据实时传输。通过对自驱动关节臂坐标测量机虚拟可视化仿真平台的研究,实现测量机自驱动控制与动态测量实时监测,研究成果对三维可视化监控在测量机领域的应用具有重要意义。

公差配合与测量技术在实际应用中几种特殊情况的分析与探讨

结合实际工作,用对比法和计算法,分析和探讨了公差配合与测量技术中,经常遇到的几种特殊情况在实际应用时,所采用的与常规不同的处理方法。可指导技术人员厘清标准和实际应用的不同之处,具有重要的应用价值和指导意义。

电站汽轮机紧固螺栓相控阵检测研究

高温紧固螺栓是汽轮机的重要紧固部件,服役时承受高温、高交变应力,服役环境复杂,微小裂纹也会严重影响设备的可靠性。本文针对汽轮机高温紧固螺栓内部存在的微小裂纹等缺陷,利用相控阵超声波检验的原理对高温紧固螺栓内部进行分析,采用有限元仿真和试验验证,利用5L32-0.5型号探头从杆部进行相控阵超声波检验,可有效覆盖螺栓螺纹根部区域,相控阵超声波对缺陷的响应非常明显,可有效检测高温紧固螺纹根部存在的微小裂纹。

机械工程测试技术课程教学改革探究

机械工程测试技术是一门理论性与实践性均较强的专业课,是本科生从基础课程向专业课程过渡阶段的重要课程,具有重要的实践价值和战略地位。文章基于机械工程测试技术课程教学过程中的常见问题进行分析,从案例式教学方法、以学生为主的教学方法、辅助教学方法 3个方面开展课程教学改革,以期提供可行的教学方法,激发学生的学习热情,活跃课堂气氛,增强课程教学效果,为机械工程测试技术课程教学质量提升提供重要的参考。

惯性传感器测试质量质心测量装置及方法研究

惯性传感器是空间引力波探测的核心载荷,惯性传感器内的测试质量是惯性和测量基准。测试质量质心、形心偏移会产生杂散力噪声,空间引力波探测对测试质量质心、形心偏移的技术指标要求小于3.75μm。由于需要获得测试质量精确的质心位置,并且商用质心测量装置无法满足测试质量质心测量精度需求,因此设计了一种基于五线摆的新型质心测量装置,根据测得的五线摆自由振动频率得到测试质量质心位置。实验结果表明,质心测量精度优于±1μm,满足空间引力波探测惯性传感器测试质量质心测量的精度需求。

基于二阶链式子区的金属拉伸试验DIC辅助测试方法

为提高金属材性试验的测量精度和测试效率,在传统拉伸试验方法的基础上引入数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术,提出相应形变测量理论及方法。基于拉伸试件的颈缩变形特征,提出链式形变测量理论,该理论通过一种跟随表面形状变化而自由变形的柔性链条来表征各阶段的试件形变。进一步通过设置多个连续且等尺寸的DIC二阶链式子区,采用DIC亚像素算法得到任意变形时刻的链式子区角点坐标,并进一步得到沿试件长度方向的柔性离散链形变结果,实现对试件各处应变、颈缩极值点等的求解,从而建立了一套完整的金属拉伸试验DIC辅助测试方法。开展了多个标准金属试件的拉伸试验,通过与引伸仪、靶标图像测量等传统方法对比,验证了该文方法对颈缩效应、弹性模量、极限伸长率、真实应力-应变曲线等金属材性指标具备较高测量精度及有效性,同时该文方法能够实现高度自动化测量,可在金属拉伸试验领域进行工业化推广普及。

重型燃机叶片周向圆弧锤足型榫头加工及检测技术

重型燃机叶片周向圆弧锤足型榫头具有盆背径向大平面、大直径复杂转接圆弧曲面、复杂设计基准和关联尺寸等特点,该类型叶片榫头面临铣削加工难度大以及三坐标检测重复性差等问题。本研究采用创新工艺方法突破技术瓶颈的限制,开发周向圆弧锤足型榫头卧式加工中心集成铣削及其三坐标检测技术,满足了周向圆弧锤足型榫头叶片的表面质量、尺寸精度、加工效率及外观要求。

新一代GPS中提取与滤波、拟合操作间关联特性的研究

基于对新一代GPS(geometrical product specification and verification)中关键操作技术的深入分析,揭示提取与滤波、拟合之间固有的内在规律性,给出操作间参数的选用原则,为统筹优化几何误差数字化评定中的操作策略提供技术基础;最终通过实例验证关键操作集成化思想对几何误差评定的高效稳定性,不仅有利于实现几何误差数字化计量精度和成本的优化,而且还推进了新一代GPS标准体系关键技术的应用研究。

基于机器视觉的回转体表面微孔数量在机检测方法

油滤是液压系统油路中的一个重要零件,油滤上通孔数量是油滤零件质量检测的关键指标之一。由于其尺寸较小,微孔数目大,难以用人工检测的方式进行统计,因此针对数控加工工序后的油滤零件建立了一种回转体零件表面微孔数量统计的在机检测系统,该系统在数控加工后可以直接对加工零件进行在机检测,避免了零件二次装夹产生的加工误差。利用机器视觉技术,提出了一种不需要预先建立匹配模板、通用性较强的回转体零件表面微孔统计方法,可以自适应地统计各种回转体表面微孔数目。其中,扫描线自适应定位和周期估计算法保证了孔数统计的精确度。结果证明,提出的实际孔数标定方法为孔数统计算法的性能评估提供了重要参考依据。

自动网格形状测试技术

采用网格投影和亚象素技术，成功地进行了自动网格法的三维形状自动测量．提出了一种新的网格点分割法——全场阈值函数法，加快了分割速度，提高了分割质量．并且还提出了一种利用网格相邻位置关系进行搜索编码的新方法，解决了大变形或含空缺点网格点阵的自动编码和匹配问题．通过对标准斜面和圆柱面进行的实测研究，验证了自动网格形状测试法可以快速自动地进行高精度测量．

误差均化的拼接技术

利用相关拼接技术实现光学波面检测 ,可以用较小的测量口径实现较大面积的测量 ,并保持高的测量精度、高的空间分辨率和系统的低成本。获得高精度的子孔径波面分布和有效的拼接方法是这一技术的关键。最简单的两两拼接的方法由于在拼接过程中存在误差积累 ,对全孔径拼接精度有很大的影响。采用误差均化的拼接方法 ,要求所有拼接区中相差值的平方和同时达到最小。从本质上看 ,这是一种并行算法。给出了在平面直角坐标系下误差均化拼接的数学模型和求解方法 ,进行了计算机仿真。