激光跟踪干涉仪在坐标测量机检测中的应用

激光跟踪干涉仪具有自跟踪功能,测量空间对角线时相对激光干涉仪更方便,因此对激光跟踪干涉仪检测坐标测量机的原理和方法开展研究.对激光跟踪干涉仪采用不同分布开展了基站坐标自标定实验,得到基本一致的基站站位坐标;在此基础上开展了激光跟踪干涉仪和激光干涉仪的应用对比实验.实验结果表明二者测量500 mm长度的最大差值为0.37μm,线性补偿后小于0.1μm.因此验证了激光跟踪干涉仪检测方法的正确性和可行性,为坐标测量机检测提供了一种更便捷的方法,尤其适用于受实物标准器尺寸限制的大型坐标测量机检测.

基于C#编程实现高斯牛顿法求解激光跟踪干涉仪基站空间坐标

为了实现利用C#语言编程求解激光跟踪干涉仪基站空间坐标,对基站空间坐标的标定原理进行了研究,指出本质上基站空间坐标求解问题可转化为非线性最小二乘问题,为此分析了高斯牛顿法求解原理。进一步采用C#与MATLAB混合编程、仅依靠C#语言编程两种方式实现高斯牛顿法求解。对两种编程的关键技术进行了介绍,指出了混合编程存在的不足之处。通过坐标测量机及激光跟踪干涉仪组成实验系统,在3个不同的基站站位下开展了标定实验,实验结果表明C#编程计算结果与C#调用MATLAB的计算结果相比,差值在10-7数量级,并且效率更高,验证了C#实现高斯牛顿法求解激光跟踪干涉仪基站空间坐标的准确性,为后续激光跟踪干涉仪数据采集及处理软件的开发打下了基础。

基于单基点跟踪干涉仪的机床主轴热变形检测

针对传统多基点激光跟踪干涉仪测量方法测量过程耗时较长,无法准确检测出热变形对机床主轴运动精度影响的缺点,文章提出一种单站激光跟踪干涉仪测量方法,设置一个激光跟踪干涉仪采集机床运动轨迹,由于激光跟踪干涉仪初始坐标为已知量,因此只通过计算主轴目标点坐标就可以完成二维平面内机床运动轨迹的标定。相比传统激光干涉仪测量,该方法不仅能够准确标定机床主轴运动轨迹,还能快速完成主轴目标点坐标的计算。实验结果显示,单站激光跟踪干涉仪能够在7min内测量热变形对机床主轴运动精度的影响,并且受热变形影响,机床主轴Z向垂直度误差增大,且Y向最大偏差达到50μm,验证了单站激光跟踪干涉仪测量系统的有效性。

集成化柔性激光加工系统的误差检测及其补偿

基于集成化柔性激光加工系统的特殊框架结构和为满足测量及加工精度要求 ,针对加工系统的整个框架和机器人腕部分别建立了相应的误差补偿几何模型。利用三维激光跟踪干涉仪对激光加工系统进行了检测 ,并根据检测结果结合相对应的补偿模型对系统进行了实时软件误差补偿。测量和加工试验及干涉仪的检测结果显示所建误差补偿模型合理 ,系统满足测量和激光加工的精度要求。

考虑空间位置差异的机床直线轴定位误差快速辨识方法

机床直线轴在空间不同位置处的定位误差难以全面快速测量,而机床加工过程中工件安装位置各异,单一位置的定位误差测量结果难以全面客观反映机床直线轴和工作空间的真实精度;同时,空间体对角线误差测量需长时间的光路调整,亦大幅降低了测量效率。为此,本文提出考虑空间位置差异的机床直线轴定位误差及空间体对角线误差快速辨识方法。该方法基于多站分时测量原理,采用激光跟踪干涉仪测量三轴机床的空间误差,根据空间误差差异辨识不同位置处的直线轴定位误差;同时,通过测量点与初始点理论距离与真实距离偏差计算空间体对角线误差,进而全面评估机床空间精度。相较于传统测量方法,该方法可快速辨识不同空间位置处的直线轴定位误差和工作空间体对角线误差,为机床直线轴和空间精度的快速测量和综合评价提供了一种新的思路和方法。

采用标准长度的激光多边法坐标测量系统自标定算法

基于多路激光跟踪干涉仪测长的坐标测量系统在大尺寸测量领域具有显著的优越性,准确标定系统参数是实现高精度坐标测量的关键。为了克服传统自标定方法的缺点,提出了一种采用标准长度的改进自标定算法。该算法首先在稳定的基座上设置固定点,在X、Y、Z方向分别产生用激光干涉法精确测得的标准长度,然后将标准长度用于构造自标定的优化函数。通过提高相应优化函数的权重,进一步提高坐标测量精度。通过仿真实验证明了该算法的可行性。采用独立的激光干涉仪验证系统在大尺寸范围内的测量精度,当测量点分布在距系统坐标系原点[7. 0 m,8. 3 m]区间内,两组实验误差均分布在[-9. 5μm,4. 6μm]区间内,结果表明所提出自标定算法可显著提高大尺寸空间坐标测量精度。

四路激光跟踪干涉三维坐标测量系统

介绍了基于多边法原理的四路激光跟踪干涉三维坐标测量系统 ,包括系统的工作原理、冗余特性、激光跟踪干涉仪、新型目标靶镜、系统的布局及实验结果等 ,并进一步指出下一步的工作。实验表明 ,在距跟踪干涉仪80 0mm远处 70 0mm× 6 0 0mm平面范围内 ,系统三维坐标测量不确定度为 0 .0 6 2 0mm。

基于测量组网的大尺寸高精度测量场研究

针对大飞机制造过程中精度要求越来越高,现有测量手段无法满足大范围高精度测量的问题,用4台激光跟踪干涉仪搭建测量场,对测量场与测量场、测量场与激光雷达、测量场与激光干涉仪等数字化测量设备搭建测量组网的方法进行研究。基于该设备组网建立大范围高精度测量场,20 m测量范围内测量精度能够达到0.02 mm,应用该测量场既能直接测量飞机大部件位置,也能够对激光雷达、激光间隙枪或激光跟踪干涉仪等其他测量设备进行高精度定位测量。

基于多边法的三维坐标测量系统自标定最优方案

研究了基于多边法的三维坐标测量系统的自标定问题 ,并首次给出了四路激光跟踪干涉仪和测量点布局的一些指导性原则。首先从系统自标定的数学模型入手 ,指出影响系统自标定的各个因素。通过大量的计算机仿真 ,研究各个因素对系统自标定的影响规律。最后综合得到了系统自标定应遵循的一些指导性原则 ,这些原则对于实际操作时进行合理的系统自标定。

码垛机器人位置精度测试与分析

机器人的位置精度是衡量机器人工作性能的一个重要指标。对机器人位置精度的分析是实现机器人精度控制的前提,是机器人正常工作、实现高精度作业的保证,同时直接关系到企业的生产效率,所以研究机器人的位置精度具有十分重要的工程应用价值和理论指导意义。利用单激光跟踪干涉仪法对某公司码垛机器人的性能进行测试,然后通过计算对其位置准确性和位置重复性进行评估,以达到对机器人位置精度分析的目的。

三轴机床几何误差多边测量与非冗余无约束辨识

数控机床几何误差的测量与辨识是其精度提升的基础,而采用激光跟踪干涉仪的几何误差多边测量与辨识方法由于其高效、便捷的优势获得了广泛关注。提出一种基于多边测量的三轴机床几何误差非冗余无约束辨识方法,借助过渡坐标系和中间物理量,完全避免了冗余待辨识参数以及附加约束。与现有辨识方法相比,所提方法具有求解稳定性好、计算复杂度低的优点。实验结果表明,所提方法可完整、准确的辨识出三轴机床所有21项几何误差。

猫眼逆反射器的设计与优化

按双半球结构设计了猫眼逆反射器 ,并指出当折射率n =2时 ,猫眼可以设计成一个完整的球体。详细研究了猫眼逆反射器的各种因素对光路光程的影响 ,指出加工时必须要控制两半球的对心偏差 (包括胶合厚度偏差 )。对猫眼返回光束的发散角进行了研究 ,详尽讨论了返回光线的发散角与球半径、材料折射率以及入射高度的关系。以猫眼返回光束的发散角最小为优化目标进行了优化设计 。