基于交变磁场的平面二维时栅位移传感机理及测量模型

针对传统的平面二维位移传感器在超精密光刻、大面积传感器制造中存在的技术瓶颈,提出一种基于空间交变磁场的平面二维位移测量方法。在定尺平面布置均匀等间距的正弦/余弦激励绕组,施加时间正交激励电流,构建空间二维交变磁场,建立空间二维位移和时间基准的映射关系。通过“维度判断+位移解耦”的组合测量模型实现平面二维位移测量,利用动尺维度判断感应绕组阵列输出信号经二值化后的组合逻辑来判断维度;利用动尺两维差动布置的位移感应绕组阵列拾取交变磁场,得到空间位移行波信号,通过比相实现二维位移解耦。通过电磁仿真,对平面二维时栅位移测量模型进行误差分析。研制样机并搭建了实验平台,实验结果表明,传感器在120 mm×120 mm的有效测量范围内,X方向测量误差最大不超过±9.4μm,Y方向测量误差最大不超过±9.7μm,两维度位移测量分辨力为0.15μm。利用毫米级尺寸的激励和感应绕组实现平面二维微米级测量精度,从原理上突破了传统平面二维位移传感器对超精密光刻的制约,降低了传感器加工难度,具有重要的理论研究意义和工程应用价值。

基于图像视觉检测技术的激光标线仪校准装置研究

针对传统激光标线仪靶标测量方法难度大、人工读数困难且效率低的问题,基于图像视觉检测技术,设计了激光标线仪校准装置硬件系统及软件算法。通过数据采集单元、靶标系统单元和多功能升降工作台单元搭建出系统硬件装置。采用图像预处理方法将原始图像激光线与背景分割,提取出基准中心原点并进行系统标定,利用骨架提取算法拟合出激光测量线,计算出计量特性的偏移量,并根据算法设计出交互软件,自动测量和保存数据。最终通过所研制的校准装置和传统校准方法,校准同一激光标线仪进行比对实验,实验结果|E_(n)|≤1,结果判定为满意,验证了校准系统的可行性。

基于便携式粗糙度仪的表面轮廓测量实验平台设计

该文基于便携式粗糙度仪设计了一种用于采集工件表面轮廓数据的测量实验平台,并同步开发轮廓分析软件。该测量实验平台由三轴移动装置、夹具、轮廓数据采集装置(粗糙度仪)及计算机组成,可采集水平方向上0.3~16.0 mm、垂直方向上–200~200μm复杂表面的轮廓数据,用于微结构或非球面等面型的测量实验。基于MATLAB软件设计模块开发了轮廓数据处理及分析软件,与金相显微镜及泰勒霍普森轮廓仪所测量的轮廓数据结果对比,该测量实验平台的测量误差低于5%,证明该平台及测量方法的可靠性和准确性。

可调式专用内径尺的设计

内径是孔类零件加工过程中的关键几何尺寸,是加工过程中的必检项。针对目前专用内径尺检测效率不足的问题,设计了一种可调式专用内径尺。本文对设计方案进行了介绍,完成加工后通过试验对可调式专用内径尺的稳定性与检测时间进行了分析,与传统的专用内径尺相比,可调式专用内径尺在保持稳定性的同时,检测时间更短。在保证检测数据可信的同时,达到提高检测效率的目的。

清远市智慧农业发展路径研究

智慧农业是“十四五”时期及面向2035年提高农业质量效益与竞争力的重要建设内容。通过深入调研,分析清远市智慧农业领域的发展现状及存在的问题和制约因素,提出清远市智慧农业领域的发展路径,即以农业科技创新来驱动农业现代化建设,进而推动清远市智慧农业领域高质量发展。

基于点云技术的汽车外廓尺寸测量方法研究

针对《机动车安全技术检验项目和方法》(GB 38900—2020)中对于汽车外廓尺寸测量的新要求,采用整车点云数据技术,对牵引车与各类挂车连接后外形上的共性和外廓分割的关键位置进行了研究。通过改进三维点云分割算法,提出一种一并式测量汽车列车和挂车外廓尺寸的测量新方法。该方法可在不改变硬件的前提下,仅通过软件和算法升级,实现一次测量即可测得汽车列车(牵引车、半挂车组合)外廓尺寸参数。以多种结构挂车为试验案例验证了所提方法的可行性,并通过适应性试验分析了所提方法的有效性。研究结果表明,该方法完全能够满足GB 38900—2020中的新增要求,具有广泛的适用性与较高的测量精确度。该方法可将传统方法测量耗时从“小时级”提升为“秒级”,显著提高相关机构的工作效率。

基于SSA-GA-BP神经网络的数显千分表非线性误差补偿

利用数显千分表进行精密测量时,零部件的生产、装配及使用磨损、挤压、碰撞等带来的固有误差与弹性误差严重降低了测量精度。针对此问题,利用遗传算法(genetic algorithm,GA)寻优速度快、精度高、并行搜索能力的优势及麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)的全局寻优性能,优化反向传播(back propagation,BP)神经网络的初始权值、阈值及网络结构等,提出了基于数显千分表测量数据非线性误差补偿的SSA-GA-BP神经网络模型。将其与传统BP神经网络、遗传算法优化的GA-BP神经网络进行比较分析。结果表明:所提出SSA-GA-BP神经网络可使数显千分表的非线性误差由没有补偿前的最大误差5.504μm降低至0.883μm,残差平方和、相对误差和R相关系数具有一定的优越性。

精密位移传递的直径三点轴承内外径高精度检测

基于V形块角分线特性,结合光栅精密位移测量技术,通过精密位移传递方式实现了轴承内外径的检测.此方法通过测量直径三点空间距离进行内外径检测,计算时不存在数据拟合误差,且对不同曲率轴承可实现快速装夹,测量效率及精度高.先通过建立坐标系推导了基于该测量方法的位移传递数学模型,为精度分析提供理论基础;然后分析了轴承夹具装调误差、杠杆传感器装调误差、轴承最大直径寻迹误差及位移台轴系正交性误差对测量精度的影响;并根据提出的V形块角分线多点对准法实现了轴承夹具的高精度装调;最后搭建实验平台,进行了高精度环规内径测量实验.实际检测结果表明,基于该测量方法搭建的系统对直径分别为75.0004和24.9994 mm环规测量的准确度分别为0.68和0.69μm,满足精密轴承内外径检测的需求.

球形敏感单元微瞄准形成金属/空气/金属微观界面中的电子输运机理研究

针对惯性陀螺和航空、航天发动机等高端/尖端仪器装备中,深孔、沟槽等内腔体结构的高精度测量对非接触传感方法提出的挑战性需求,展开球形敏感单元瞄准被测件形成金属/空气/金属微观界面中的敏感机理研究。从绝缘介质薄层电子输运机理和绝缘介质性质改变而产生电子输运两个角度,对包括电子隧穿在内的电子输运机理进行形成条件和电流密度特性的分析,揭示球形敏感单元微瞄准形成的金属/空气/金属微观界面中,产生传感电流的电子输运主要机理为福勒-诺德海姆隧穿效应,为探索新原理的三维非接触式纳米传感方法奠定了基础。

基于改进Zernike矩的轴类零件圆度误差视觉评定

针对轴类零件圆度误差评定普遍存在的效率低、精度差等问题,提出了一种基于改进Zernike矩的轴类零件圆度误差视觉评定方法。首先,搭建轴类零件视觉检测平台,在位移平台控制下拍摄不同截面图像,并利用棋盘格标定法进行相机标定,校正畸变和计算像素当量。其次,以Sobel算子为基础,通过三灰度边缘过渡模型提高测量精度,利用大津法确定最佳阈值,改进Zernike矩亚像素检测方法。最后,使用改进的PSO算法处理轮廓关键坐标点进行圆度误差评定,并与三坐标测量机测量实验。实验结果表明,圆度误差视觉评定方法与CMM测量结果误差在3μm以内,且稳定性较好,在圆度误差评定中具有实际可行性。

基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器误差分析及抑制方法研究

基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器具有结构简单、分辨率高、响应速度快和抗干扰能力强的特点。相比于增量式直线位移传感器,该类型的传感器不仅不受断电的影响,还能实现更加快速和精确的绝对定位。但是,传感器制造、安装及电信号处理等环节处理不理想会产生无效电动势,带来对极内的1次、2次和4次误差。针对上述问题,使用信号补偿的方式抑制1次和2次误差,采用空间移相的方式消除感应信号中的3次谐波,以此抑制4次误差。对优化后的传感器进行误差抑制实验,验证了误差来源分析的正确性以及抑制方法的有效性。实验表明:误差抑制后的传感器节距内误差峰峰值由32μm优化为6μm,性能大幅度提升。

游标卡尺期间核查方法的实例研究

期间核查是保障测量仪器在检定有效期内性稳定的有效手段。游标卡尺作为高频常用的测量设备,选择有效便捷的期间核查方法至关重要。本文根据CNAS-GL 042:2019《测量设备期间核查的方法指南》,对实验室游标卡尺在两次检定/校准之间进行期间核查,确保游标卡尺测量数据的准确可靠。

基于影像测量的沉头螺栓头部高度测量方法研究

影像测量技术已成为一种先进、智能的检测方式,与传统人工检测技术相比,影像测量具有非接触、适应性强、快速高效、定位准确、柔性好和可靠性高等特点。通过对沉头螺栓头部高度尺寸现有检测技术缺点的分析,提出采用影像测量的方法进行沉头螺栓头部高度尺寸测量。介绍了影像测量检测设备结构、设备操作流程和具体测量方法,对比分析了影像测量和人工测量效果,验证了影像测量方法测量沉头螺栓头部高度的可行性、高效性和准确性。

基于FPGA的水下超声波测距系统设计

针对水下机器人在污浊水域自动避障困难的问题,设计了一款基于FPGA的水下超声波测距系统,用于水下机器人的避障和水下目标的定距检测。采用渡越时间的测距方法,通过超声波到障碍物的时间计算距离;使用Intel公司的CycloneIV E系列FPGA作为控制和数据处理中心,完成声波发射、声波采集、数据处理和结果显示等任务。实验结果表明,测距结果的相对误差小于4%。对误差产生的原因进行了分析,验证了系统的可行性。

基于全站仪法塔尺刻线示值误差的研究与试验

为避免塔尺刻线示值误差在检测时中间格挡的影响,本文结合高度卡尺和全站仪,对其检测方法进行探讨,并分别建立数学模型进行试验。试验表明:塔尺两端刻线示值误差未超过-0.20mm,且全量程刻线示值误差均小于0,整体刻线值较小,在3750mm刻线处的示值误差最大为-1.40mm,满足JJG 8-1991《水准标尺检定规程》中全长(5m)误差小于±3.0mm要求。

空心锥体棱镜研制工艺研究

介绍一种空心锥体棱镜加工工艺。首先,采用光学冷加工技术加工三个玻璃基板,并进行滚外圆和镀膜处理;其次,利用夹具初步固定三个基板,并在粘贴区域涂胶;最后,采用自准直平行光管对空心锥体棱镜的核心技术指标进行实时监测,紫外灯进行固化处理,控制成型。实践证明:该工艺可以对空心锥体的二面角进行精确控制,适合大口径空心锥体棱镜的加工。

基于区间层次分析法的三坐标测量机精度分配方法

为了提高三坐标测量机(CMM)研发和整机精度设计水平,提出了一种基于区间层次分析法的CMM精度分配方法。首先建立CMM准刚体模型;基于CMM目标精度和行程范围,利用套索算法(LASSO)和正交三角分解对准刚体模型进行全参数、高精度求解,得到CMM的21项几何误差。然后根据CMM结构和运动方式,划分CMM整机的精度层次结构;利用区间层次分析法确定CMM关键零部件相对于几何误差的精度分配权重向量。利用CMM 21项几何误差和精度分配权重向量得到CMM关键零部件的精度分配结果。结果表明,针对目标精度为(4.5+L/400)μm的CMM,利用精度分配方法组装的样机精度达到(2.7+L/400)μm。因此所提出的CMM精度分配方法能够更精确的对CMM关键零部件的精度选取提供依据,提高整机精度,节约整机设计效率,降低研发成本。

微分类通用量具检定维修技巧

万能量具的维修复杂种类繁多,非常考验维修师傅的技术和手艺。本文主要讲解了微分类通用量具平面度和螺距示值误差的维修技巧其中主要涉及螺距的维修方式和研磨的手法,这也是微分类通用量具日常修理的重难点。其中对于平面的维修方法中,公法线千分尺的平面度和三爪内径千分尺的平面度维修方法比较特殊所以进行了单独讲解。

高度卡尺自动检定仪关键参数设计

高度卡尺自动检定仪是基于摄像技术和图像处理的现代自动化测量仪器。针对高度卡尺自动检定仪设计的要求,分析其测量原理及确定其主要参数,珠丝杆组件作为核心的零部件,以此为对象运用力学理论对其轴向刚度、标准扭矩、轴向载荷以容许最高转速进行理论计算,并根据仪器示值误差符合性评定的基本要求,对所设计的高度卡尺自动检定仪的不确定度进行分析与验证,说明高度卡尺自动检定仪关键参数设计合理,能够满足实际应用要求。

基于万能测长仪的塞尺检定系统改造

随着工业生产对精密测量要求的提高,传统的塞尺检定方法依赖于手动操作和记录,存在效率低下和易出错的问题。提出了一种基于VB编程语言和计算机通信技术的JD25-D型数显万能测长仪的改造方案,实现了塞尺检定过程中的数据自动采集、处理和记录生成。并利用Excel模板自动生成检定证书。本方案显著提高了塞尺检定的工作效率,减少了人为操作错误,确保了数据的准确性。