基于构造绝对值三角函数的光栅信号细分

为了进一步提高光栅传感器的测量精度,需要对信号进行细分,但光栅莫尔信号的细分精度取决于信号的质量。本文利用归一化并结合CORDIC的方法补偿了直流、幅值、相位等误差,利用补偿后的信号构造绝对值三角函数,实现一个完整周期信号的16倍细分,并通过MATLAB进行了仿真,验证了该方法的可行性。

激光振镜直写光栅误差分析及校正方法

针对振镜式激光直写光栅系统中存在的扫描畸变的问题,提出了一种内部转角优化和外部扫描误差补偿相结合的校正方法。以光栅栅距10μm为目标,建立了振镜系统的几何光学模型,对扫描误差进行了分析,然后对振镜转角进行了优化,进一步对振镜进行了曲线拟合补偿,坐标点(100,10)处误差从0936mm,1912mm降低到0148μm,00296μm。结果表明,这种方法能够满足振镜式激光直写光栅在短距离刻划的精度要求。

基于光栅制造的光刻投影物镜设计

光栅尺作为位移传感器被广泛应用在精密测量体系中,随着测量趋于纳米级精度和大量程,对光栅尺的制造精度提出了更高的要求。刻线误差是影响光栅尺制造精度的重要因素,减小刻线误差能够有效提高光栅制造精度。设计了一种大孔径、低畸变的投影光刻物镜,并在Zemax光学设计软件中对物镜进行了设计及优化。结果显示,其全视场波像差小于λ/10,MTF>0.6,最大畸变<0.0037%,最大分辨率R=2μm,数值孔径NA=0.15,缩小倍率5×,最大焦深±9.73μm。对其进行公差分析,结果表明,该物镜完全满足提高光栅尺制造精度的需求。

基于Multisim的电感传感器信号测量系统仿真

电感传感器具有抗干扰能力强、测量精度高等特点。通过建立信号发生电路、T形电感等效电路、放大电路、检波电路和滤波电路等构建电感传感器的信号检测处理系统。根据电磁感应原理,利用电感传感器等效电路中电感的变化代替测头探针移动,实现测量系统信号处理过程。使用Multisim 14.0软件对搭建的电感传感器输出信号处理电路进行仿真分析,得到直流电压信号;对仿真试验得到的数据进行曲线拟合,得出线圈电感变化与输出电压信号在一定情况下成正相关。试验结果表明,信号处理电路设计可靠,可以实现预期功能,对实际测量试验平台搭建具有重要意义。

主轴外圆超光滑研磨工艺

为改善精密磨削后主轴外圆柱面的表面粗糙度和圆度,提出新型立式精密研磨方法并研制立式研磨装置。文章选取立式研磨方式下气缸压力、油石粒度、主轴转速3个关键工艺参数对轴类零件加工精度的影响进行分析。基于L9(34)正交试验设计,采用S/N响应法和ANOVA方差法对试验数据进行分析,得到优化的工艺参数组合,并用其对5根尺寸为?50 mm×160 mm的40Cr材质主轴外圆柱面进行研磨。结果表明:使用立式研磨法对工件外圆柱面加工3 h后,工件的平均材料去除率为7μm/h,平均圆度误差由4.12μm降为1.47μm,表面粗糙度由326 nm降为41 nm。

圆锥体全局角度尺寸评定方法

提出了基于圆周轮廓提取方案的圆锥全局角度尺寸的评定方法,建立了圆锥最小二乘全局角度尺寸和最大最小全局角度尺寸的评定模型。基于所建立的评定模型,给出了圆锥全局角度尺寸评定的飞蛾扑火优化算法(MFO)的流程图,并编制了圆锥全局角度尺寸评定及最小二乘圆锥面、最大最小圆锥面可视化程序。采用所编制的程序,对4个圆锥仿真试样进行了最小二乘全局角度尺寸和最大最小全局角度尺寸评定,对其不同评定方法、不同优化初始参数和不同优化方法得到的全局评定结果进行了比较。用乌鸦搜索算法、人工生态优化算法、平衡优化器算法和粒子群优化算法对1个试样的最大最小全局角度尺寸进行了评定,并与MFO的评定结果进行了比较。除了优化初始值对评定结果有影响外,搜索区间、种群数和最大迭代次数对评定结果均有影响,但其规律性不强。总体上讲,MFO的评定结果优于其他4种优化方法的评定结果。

不同加工工艺的多孔质微米凹面气体静压轴承特性研究

为了提升多孔质气体静压止推轴承的刚度及精度稳定性,对作用面面型为平面、微米凹面的多孔质气体静压轴承作对比研究。用Gambit和Fluent软件进行建模和仿真分析,并以平面、1.5和3μm两种凹槽深度为参数,研究凹槽深度对多孔质气体静压止推轴承承载力及刚度特性影响。仿真及试验结果对比分析表明:气膜厚度1~20μm,承载力及静态刚度随凹槽深度变大而增强;精密车削与研磨加工工艺对微米级凹槽刚度及稳定性影响较大,凹槽形状误差易引起气锤现象。

直线光栅尺的精度评价及标定方法研究

直线光栅尺栅距误差与累积误差是衡量直线位移基准及测量精度的两个核心指标,为提升光栅尺精度的标定评价方法及误差补偿的精准度,文章基于光栅尺曝光刻线原理分析了影响光栅尺精度的误差源,提出了一种光栅条纹的最小区域法的评定方法,基于10种典型的光栅条纹特征总结出了最小区域法栅距误差表达式,诠释了最小区域面积及平均线宽的栅距误差评定方法,并对累积误差和热膨胀系数的标定及评价方法进行了理论阐述,研究给出了直线光栅尺精度检测试验方法及流程;试验结果表明,1000mm长光栅尺的拼接误差±25nm,最大栅距误差<43nm,累积误差<1μm,验证了精度评价及标定方法的准确性,可用于工程应用。

多周法回转误差分离的应用研究

在分析研究多步法原理的基础上,提出一种新的测量方法——多周法。建立截面重复测量的测量模式,避免了多步法中多次角度转位造成的转位误差。结合时域特性分析,编制VB圆度误差分离软件,试验验证测量周数对分离结果的影响,确定适当的测量周数并验证该方法的可行性。

精密导轨用气体轴承微米形状静压面特性研究

精密加工装备或测量仪器要求导轨具有高刚度高精度特性。文章提出了基于气体轴承静压面微米形状的刚度提升方法,研究分析多孔质气体轴承微米形状的结构原理及类型,采用母线多线法和同心圆法测量圆柱型气体轴承静压面,并评估其曲面不规则度或同心度偏差,以减少加工误差对静压槽形对气膜静态特性的影响;通过SolidWorks内嵌插件对气体轴承加载力进行仿真分析,为气体轴承微米形状静压面静态特性的槽型深度提供试验参数依据;最后对比分析了0.1~0.5 MPa气体压力对平面气膜在承载载荷力、静态刚度、气体流量等特性影响,当凹面槽深h 1=1μm即该值接近受承载力变形量时,气体轴承刚度较好且气体流量较低;当微米形状为凸面时,气体轴承静压面特性表现较差,为精密导轨工程应用高刚度高精度气体静压轴承设计提供参考依据。

基于光刻阈值模型的光栅精度预测及补偿

光栅尺制造过程的预测及补偿是提升其精度的主要方法之一。文章提出了一种基于光刻阈值模型的光栅尺精度预测及补偿方法,采用矩形栅距傅里叶基波法,研究光栅尺计算光刻阈值模型及关键参数对光刻精度的影响;通过利用Matlab软件建立计算光刻能量三维模型,对比分析光刻焦平面能量阈值界面,实现光栅尺精度的预测;通过仿真及试验分析焦平面能量幅值、相位参数,关联并调整直线运动系统定位误差、光刻曝光能量相关参数的补偿方法,当阈值平面角度θ=0时,理想状态情况下可以通过直接补偿方式完全补偿,多线均匀化间接补偿可以将光栅条纹误差提高97.3%,为高精度光栅尺的光刻和补偿方法的计算提供了理论依据。

光栅信号补偿及软件细分算法研究

光栅线性位移传感器作为精密测量的研究对象,其对栅距细分提高分辨率的研究具有重要地位。根据光栅信号的数学模型,提出了基于离散傅里叶变换预处理和最小二乘法椭圆拟合并根据输出信号各误差依次补偿的组合方法。对补偿后的信号提出了一种线性化处理的软件细分方法,该细分方法可以实现16倍的栅距细分。利用MATLAB软件对光栅信号的补偿算法和细分算法进行了仿真,验证了所提出算法的可行性。

水泥混凝土对振捣方式的敏感性研究

混凝土拌合物成型过程中,振捣是必不可少的步骤。通过采用不同的振捣方式使混凝土达到均匀密实,以满足混凝土的强度等各项指标。水泥混凝土强度对振捣方式具有一定的敏感性,本研究就不同振捣时间、振捣频率及振捣方向对混凝土拌合物的强度影响进行了测试和探讨,对相同的振捣参数成型不同类型的混凝土拌合物的性能差异进行了对比,得出了振捣参数的最佳组合和不同类型混凝土拌和物对振捣的不同敏感程度,为实验和实际工程混凝土拌和物的振捣操作提供了有益参考。

OBS布设导航定位系统的关键技术研究

为实现OBS投放测量工作的顺利开展,并实现准确的OBS投放与定位,根据已构建的OBS布设导航定位系统,结合地理信息技术、导航定位技术和计算机网络技术,介绍OBS布设导航定位系统结构,详细阐述S57电子海图显示、多路导航定位数据实时采集与通信、测线导航、OBS水下定位计算等关键技术,并给出相关技术路线、设计方案和数学模型。应用表明,该系统能够满足OBS投放的作业需求。

机械类专业工程能力培养基地建设的实践与思考

工程能力培养是机械类专业人才培养方案中的重要内容之一,工程能力培养基地是机械类专业学生工程能力培养的重要载体。目前,我国工程能力培养基地建设起点还比较低,在人才培养中还没有充分发挥作用。在高水平工程能力培养基地建设和人才培养方面,需要企业领导重视和经费及资源支持,企业、学生和学校才能实现“三赢”。中原工学院与北京微纳精密机械有限公司合作建设了高水平机械类专业工程能力培养基地,开设了“高端制造装备高级应用型人才培养模式探索班”,为企业培养出了公司需要的高素质人才。同时,为使工程能力基地建设良性发展,充分调动企业参与人才培养的积极性,提高机械类专业学生工程能力培养的质量,希望国家有关部门出台项目经费支持与税收优惠政策,在企业建设一批高水平机械类专业工程能力培养基地。

基于UWB和Skyline的室内三维实时定位技术研究

基于Skyline与UWB技术,介绍了从定位数据采集、传输、解析,到室内三维场景集成和人员、资产的实时动态监控显示的总体系统架构。详细论述了UWB定位传感网络设计、Skyline三维场景集成以及三维实时定位软件设计等关键技术,以地铁站为应用场景,构建仿真测试环境,验证技术路线的可行性,对于开展室内应急救援、科学疏散、减少人员伤亡和经济损失以及联合救援演习等具有重要作用。

孔、轴配合的统计质量指标及应用

在介绍孔、轴配合的统计质量指标的基础上,给出了基于配合质量指标的孔、轴配合尺寸的统计公差设计过程和基于两个配合尺寸的过程能力指数预测孔、轴配合质量的过程。本文以60H8/m7配合为例,按正态分布用Origin软件生成了孔、轴系列数据,用所编制的程序实现了样本选取和配合统计质量指标的计算,用Excel软件给出了配合后一样本的间隙-过盈均值图和极差图。

对称非球面镜的对比法独立在位测量和补偿磨削

为提高大口径非球面镜磨削阶段的在位测量和补偿磨削精度,提出了具有独立在位测量框架的补偿磨削系统,对该系统的测量原理、测量框架和补偿方法进行了研究。首先介绍基于直线运动轴和长度计组成的测量框架以及对比法在位测量原理。以此测量原理为基础,介绍了具有独立在位测量框架的磨削系统,并提出了基于砂轮磨削路径的测量基准路径生成方法;采用180 mm口径K9镜片进行了在位测量,并与Taylor Hobson PGI1250进行了交叉对比测量试验,验证了所构建在位测量框架的可靠性。采用样条拟合和共轭法来生成补偿路径。通过300 mm口径熔石英材料对称非球面镜的磨削试验,进行了在位测量和补偿磨削的验证。通过补偿磨削,将面形精度由35μm提高至4μm;与Taylor Hobson PGI1250的测量结果进行了交叉对比,试验结果表明所提出的独立在位测量框架测量结果可靠,补偿磨削效果稳定可靠。

机械类本科专业《毕业设计》相关问题的探讨

毕业设计是大学本科教学的最后一个环节,也是最重要的实践环节之一。文章结合中原工学院五个机械类和近机类专业毕业设计的过程环节,对毕业设计的选题、实习与文献综述、内涵、规范化等相关问题进行了探讨。为了提高机械类本科专业学生的毕业设计质量,必须加强过程管理,学生需增强毕业设计的主动性,指导教师也应不断更新知识,加强与企业的合作,提高综合素质。

圆周法平面度误差测量与评定

基于圆周法的测量方案,对圆平面的平面度误差的测量与评定问题进行研究。提出等角度-等间隔、等角度-不等间隔、不等角度-等间隔和不等角度-不等间隔、单圆周等五种采样方案,建立圆平面的最小二乘法和最小区域法的平面度误差评定模型。对于单圆周的平面度误差的测量方案,提出基于圆度误差评定模型的平面度误差的评定方法。依据上述圆平面轮廓的圆周法测量方案和平面度误差评定模型,编制圆平面的平面度误差评定及其结果的可视化程序。对一圆平面,按等角度-等间隔、不等角度-等间隔和单圆周等3种采样方案进行轮廓测量,对其平面度误差进行评定。程序运行结果验证所建模型的正确性和单圆周测量方案情形下两种平面度误差评定方法的一致性。