高精度五轴龙门数控加工中心综合误差建模与辨识

针对五轴数控机床在加工过程产生的多类别融合误差影响着机床加工精度的问题,提出一种基于误差耦合的综合误差模型建立方法。从误差源的角度出发,分析影响机床加工精度的主要因素,探究不同误差对机床加工精度的影响。在此基础上建立了目标机床的拓扑结构和低序体阵列,从而完成了基于多体系统理论的理想状态和实际状态下的综合误差齐次坐标变换矩阵的推导,由此建立起目标机床的综合误差模型,并给出了综合误差模型正确性的验证。提出了一种先插值后拟合方法对五轴数控机床误差进行拟合。实验结果表明,该方法可有效地处理误差波动较大的数据,相较而言,拟合偏差降低了3.04%,提高了五轴数控机床综合误差模型精度。

基于数据-模型驱动的数控机床综合误差动态预测方法

针对数控机床综合误差建模复杂,模型适应性差的问题,提出一种基于数字孪生技术的数控机床综合误差建模方法及误差预测方法。为了建立模型和实时数据相融合的综合误差数字孪生体,以三轴数控机床为研究对象,首先采用多体动力学和齐次坐标变化相结合的方法,建立了考虑几何误差和动态误差的综合误差预测模型,并将预测模型进行数字化表达,以此构建基于数据和模型驱动的综合误差数字孪生模型。然后,为将物理空间高保真地映射到数字孪生体中,基于TCP/IP通讯协议构建数据传输框架,实现了数据在物理空间和数字孪生体之间的双向实时映射。最后通过三轴数控机床验证了综合误差预测数字孪生体的可靠性,同时利用虚实同步运动实验验证了数据传输的实时性和稳定性。研究结果为构建误差模型数字孪生体提供了一种新途径,并为实现数控机床的综合误差动态预测提供了理论基础。

基于球头刀铣削的三轴数控机床几何与切削力综合误差补偿研究

机床加工工艺系统的原始误差严重影响机床的加工精度,消除相应的误差影响至关重要。首先,提出一种静态载荷加载试验方案,模拟机床实际加工过程中的受力状况,再基于试验建立三轴数控机床几何与切削力综合误差模型,以球头刀三轴数控铣削为背景,利用激光干涉仪与“九线法”辨识方法,测量并辨识上述的机床综合误差。然后,根据多体系统理论和齐次坐标变换矩阵,建立球头刀三轴数控铣削空间误差模型,将机床综合误差变换到球头刀刀心的位置上。最后,根据球头刀铣削工件表面成形原理,建立消除机床综合误差的刀心曲面,实现三轴数控机床几何与切削力综合误差的补偿。

一种改进的综合误差内插算法研究

目前,连续运行卫星定位服务综合系统中使用的算法有很多种,综合误差内插法也是其中的一种。但是,当基准站间的高差过大时,综合误差内插算法的内插效果并不理想。综合误差内插法由于使用双差,可以消掉卫星钟差、接收机钟差等,也能大大的削弱电离层延迟和对流层延迟等。基于对流层延迟和电离层延迟各自的特点,提出了一种改进的综合误差内插算法。将综合误差分为两个部分:双差对流层延迟和除掉对流层之后的剩余综合误差,两者用不同的内插模型内插,构成平面和高程分离的综合误差内插模型,给出了具体的算法模型并进行了实验验证比较。

五轴数控机床综合误差建模分析

分析了机床运动副的误差运动学原理 ,利用齐次坐标变换对一台包含 3个移动副和 2个转动副的五轴加工中心建立了误差综合数学模型 .模型中不仅包含了几何误差且包含了热误差 ,共计 5 7个误差元素 .本分析方法可为其他类型的多轴数控机床。

四轴抛光平台综合误差建模及分析

针对两个直线电机驱动的以气浮平台和两个旋转台为主要运动单元的四轴抛光系统,利用多体系统理论,建立了同时考虑位置误差和方向误差的综合误差模型。运用激光干涉仪对气浮平台各单项几何误差和旋转台的定位误差进行测量。对测量结果分析发现,气浮平台定位误差没有明显的线性增加或减小的趋势,竖直直线度大于定位误差和水平直线度,与传统滚珠丝杠驱动的运动平台误差相比有很大的不同。通过将试验与理论相结合的定量研究,得到了在气浮平台单项几何误差及其相互之间的垂直度误差共同影响下的两轴联动工况下综合误差的位置和方向分量,发现气浮平台综合误差竖直方向的分量很显著,揭示了气浮平台产生几何误差的原因,为抛光平台的几何误差补偿提供了理论依据。

一种GNSS网络RTK改进的综合误差内插方法

在全球导航卫星系统(GNSS)网络RTK综合误差内插法(CBI)的基础上,提出了一种改进的综合误差内插方法(MCBI)。该方法把综合误差分为对流层模型改正、一阶电离层影响和除一阶电离层影响外的其他综合影响3个部分。实例证明了该方法不仅在精度上比综合误差内插法要高,而且更利于流动站的应用。

基于正交与插值算法的精密抛光平台综合误差建模与补偿

为了提高四轴抛光平台的加工精度,本文针对以气浮平台和旋转台为主要运动方式的四轴抛光平台进行了几何与热综合误差建模与补偿研究。采用激光干涉仪、温度传感器等测量仪器分别对平台X、Z轴在不同温度下的定位误差进行重复测量与分析,证实了不同进给速度对定位误差没有显著影响。得到了四轴抛光平台X、Z轴的定位误差与温度之间的变化规律。基于正交多项式和插值算法分别建立了X、Z轴的几何与热综合误差模型。根据综合误差模型计算出预测数据曲线,并分别对X、Z轴的7组实验数据进行了数据拟合,拟合残差绝对值均不超过0.2μm。依据预测数据进行了补偿实验。结果显示,补偿后四轴抛光平台在常温下、温升(60 min)下和稳态下的Z轴定位误差分别降低了93.05%、92.45%、85.71%,X轴定位误差分别降低了89.28%、93.59%、93.33%。实验结果证明本文所提出的综合模型及补偿方法精度高,鲁棒性好。

光学自由曲面研抛机床的综合误差建模与补偿

为提高光学自由曲面的加工精度,本文基于多体系统理论建立了五轴数控研抛机床综合误差模型。采用直接测量方式对各轴的移动误差和转角误差进行重复测量与分析,发现不同进给速度和测量间距对移动误差和转角误差没有显著影响。把误差数据代入综合误差模型中,得出研抛机床综合误差在x轴、y轴和z轴轴向上的移动误差和转角误差分量的变化规律,进而获知线性位移误差是影响综合误差最主要的因素。依据综合误差模型进行补偿实验,补偿后x轴、y轴和z轴的线性位移误差分别下降88%、89%和84%,补偿效果显著。实验结果证明本文所提出的综合误差建模及补偿方法具有较高的精度和较好的鲁棒性。

综合误差系数在新安江模型参数全局优化中的应用

采用SCE-UA算法以及综合误差系数的方法构建考虑多因素的单目标函数,并将其应用于新安江模型的参数率定。以皖南山区芦溪流域为例,分别对流域的日径流过程及次洪过程进行模拟,均取得良好的应用效果。研究结果表明,在目标函数中考虑多个精度评定指标,能够使新安江模型模拟结果的整体效果很好,进而更准确地描述流域的水文过程。

五轴数控机床综合误差补偿解耦研究

五轴数控机床具有3个移动副和2个转动副,能对复杂曲面实现高精度加工,然而其误差补偿运动却比较复杂,因为其各运动副的误差补偿运动量与刀具和工件间的误差值(位置及方向误差)间存在一定的耦合关系。通过分析五轴机床的运动特点,用齐次坐标变换的方法建立了各运动副坐标系间的变换矩阵。基于小误差补偿运动假设,分析了误差运动和补偿运动间的相互关系,对五轴机床各运动副的位置及方向误差补偿运动进行了解耦,建立了可以进行空间五个误差补偿量计算的数学模型,为五轴机床的误差实时补偿提供了理论基础。

车铣复合加工中心综合误差检测及补偿策略

根据五轴车铣复合加工中心的结构及其运动链构型特点,设计了综合误差检测方案。检测包括车主轴床身至铣主轴运动链的空间误差检测以及车主轴的热误差检测两部分。由于检测方案使刀具-工件之间构成了完整的运动链,解决了单纯的空间误差检测方法未考虑车主轴运动链误差影响的问题。文中同时提出了车铣复合加工中心综合误差补偿策略以及运用神经网络算法的几何误差和热误差综合补偿模型。采用分步体对角空间误差检测后,实施了空间误差补偿。补偿后四条体对角线的空间误差都明显减小,减小幅度从15.24μm到50.83μm,误差补偿效果从39.10%提高到78.06%。本文提出的方法极大地改善了空间误差补偿精度。

关节轴承寿命试验机在线磨损量检测综合误差建模

为了提升关节轴承寿命试验机在线磨损量检测的精度,以自制的关节轴承寿命试验机为研究对象,对寿命试验机磨损量检测系统进行了分析和建模。介绍了关节轴承磨损量在线检测原理,分析了影响磨损量检测精度的误差因素。然后以多体系统运动学理论为基础,建立了关节轴承寿命试验机磨损量检测系统综合误差模型。通过实验检测得到磨损量检测系统由于载荷变化而产生的磨损量检测误差(简称载荷误差),并依据上述实验参数,采用有限元仿真的方法对载荷误差实验工况下的综合误差模型进行了验证。实验与计算结果表明,实验值与计算值最大相差0.028mm,除基准值外两者最小误差为0.012mm。计算值与实验值较为接近,验证了此工况条件下多体综合误差模型的正确性。

电网电能计费系统的综合误差及减少综合误差的方法

在分析电能计量装置的综合误差的基础上 ,提出了影响电能计费系统中电能计量精度的新因素 。

高精度齿轮综合误差检测仪的设计

讨论了设计高精度齿轮综合误差检测仪的必要性 ,介绍了齿轮综合误差的检测方法和高精度齿轮综合误差检测仪的工作原理、结构特点和测量电路框图。

关口电能综合误差的不确定度评定方法

阐述电网关口的定义、作用和发展历程,考察关口电能计量装置的构成及其综合误差的来源和计算过程,以此为基础研究关口电能计量综合误差的不确定度评定方法。结合一个上网关口检测实例,计算各误差分量和综合误差,给出完整的不确定度计算评定方案和分析计算过程,获得关口综合误差的扩展不确定度,得到关口电能综合误差的完整表达。最后指出,关口电能综合误差计算及其不确定度评定具有实际意义,为关口电能计量装置综合性能评估提供了量化的依据。

基于多体系统理论的精密加工中心综合误差建模

基于多体系统理论,针对一台含有工作台站的精密加工中心,建立其综合误差模型,分析并解决了交换工作台站的运动误差对综合误差的误差传递问题,改进了各轴热漂移误差的综合误差建模方法。运用该误差模型进行实时补偿,能有效提高加工中心的加工精度。

电能计量装置综合误差的不确定度评定

针对电能计量装置综合误差的不确定度评定存在的问题,给出了适应于三相四线电能计量装置综合误差的不确定度评定方法,同时采用Excel电子表格辅助评定,解决了评定中的所有计算问题以及综合误差的计算。

电能计量装置综合误差分析

电能计量是发电企业和电网共同关心的问题,电能计量的准确、公平、公正直接关系到厂网双方的经济利益,因此进行电能计量装置综合误差的检测就十分必要。通过对某电厂计量装置综合误差数据的实际分析,提出了在电能计量综合误差检测工作中的重点把握的环节以及电能计量装置在设计选型时的注意事项。

立式加工中心综合误差建模及实验分析

为解决复杂工况条件下数控机床综合误差补偿问题,采用多体系统理论建立热平衡状态下立式加工中心几何-伺服动态综合误差模型。利用激光干涉仪和球杆仪分别对其各单项几何误差和圆运动误差进行测试,发现随着进给速度的增大,几何误差基本保持不变,伺服动态误差逐渐增大,并成为影响综合误差的主要因素,当进给速度达到6000mm/min时,伺服不匹配占圆运动误差的50%左右。实验结果表明,建立的综合误差模型具有较高的准确性,可为不同工况下机床的误差补偿提供依据。