电动舵机减速器扭矩测量误差分析与补偿

减速器的扭矩输入输出特性是衡量电动舵机性能的重要指标。在测量实验中,由于机械安装,轴承摩擦和电机驱动器非线性等原因造成的误差会折算到扭矩测量结果中,导致扭矩测量误差并降低精度。以减速器为研究对象,通过动态方程建立电动舵机系统的数学模型,提出将扭矩测量误差进行分离,令机械安装与轴承摩擦作为已知的系统误差,最终得到电机驱动器误差的观点,采用基于最小二乘的曲线拟合算法,对实测静态和动态数据进行预处理从而对扭矩测量误差进行补偿。实验结果说明此方法能够补偿电机驱动器非线性引入的测量误差从而提高测量精度。

三维表面扫描机器人误差建模与补偿方法

对于三维表面扫描机器人系统,整个系统的测量误差主要来源于如下几个环节:机器人的本体定位误差、线结构光传感器的数据采集误差和手眼矩阵带来的误差。对于以上环节的各个部分,可以看成是局部过程。不论各个环节或部分的误差为多大,最后的误差均归结于所得到的测量数据。然而,整个系统的误差模型很难通过解析方法得到。为了提高系统的测量精度,通过微粒群径向基神经网络建立系统的误差模型,网络的输入选择激光条纹图像坐标系中的坐标,输出选择为经过迭代最近点算法配准后的最近点与测量点之间的误差。利用微粒群算法优化初始所得的神经元中心和宽度,在相同网络性能的前提下,压缩了网络的规模。在测量过程中利用所建立的误差网络模型将测量误差得以补偿,通过实际的试验验证该方法提高系统测量精度的有效性。

数控机床定位误差全温度综合建模及实时补偿

提出一种数控机床定位误差的全温度综合建模方法。通过测量获得加工中心定位误差,采用多项式拟合和纵向建模法建立了加工中心在不同温度状态下定位误差的综合预测模型。利用FANUC数控系统的外部原点偏移功能,对一台加工中心进行实时误差补偿实验验证。实验结果表明,应用此误差建模方法及补偿功能,在常温和温升状态下,加工中心在三个方向的定位误差与补偿前相比都下降90%左右,大幅提高了加工中心在变温状态下的定位精度。

基于激光干涉仪的叶片测量机几何误差分析与补偿

为了提高航发叶片坐标测量系统的检测精度,采用多体系统运动学的理论分析方法,利用齐次方程转换坐标系,结合运动链之间的变换关系,建立叶片测量机构空间定位误差综合模型。用高精度激光干涉仪检测并标定测量机的几何误差,采用非实时误差补偿方法修正叶片型面的测量数据,达到抑制系统误差和提高叶片型面测量精度的目的。

谐波齿轮传动的传动误差建模与补偿

针对谐波传动齿轮的角传动误差和静态定位误差很难实时精确测量和补偿的问题,建立了一种对谐波齿轮角传动误差及静态定位误差进行预测的数学模型,并探索了误差补偿的方法。在建模中,特别分析了微位移区域非线性弹性变形引起的角传动误差,以及各种常规研究中讨论过的同步分量;并应用具有滞回属性的滚动摩擦建模框架对非线性弹性分量进行了数学建模,最终将所提出的传动误差模型作为一种前馈补偿应用于模拟谐波齿轮传动系统。研究结果表明,所提出的建模和补偿方法能有效预测和补偿谐波传动系统的角传动误差,同时使其稳态散射降低40%,大大提高了传动系统的静态定位精度。

基于旋转机构的加速度计误差标定与补偿方法

惯性器件(陀螺仪和加速度计)的性能直接影响惯导系统的精度,针对传统提高惯性器件精度途径存在的弊端,本文提出一种基于旋转机构的加速度计误差标定与补偿方法。通过将加速度计输出与输入之间的关系转换为与旋转角之间的关系,利用最小二乘法估计出加速度计的零偏、比例系数、比例系数的非线性误差系数及交叉耦合误差系数,并进行相应的误差补偿。实验结果表明,利用旋转机构能够在100 s内准确估计出加速度计的各项误差系数,经补偿后能消除误差中的倍频分量,使加速度计输出精度大大提高,具有准确、高效、易操作的特点。

基于DSP运动控制器的CNC系统中运动误差的诊断补偿

为了满足数控系统向开放式、智能化、高精度方向发展的需要,研究开发了基于PC与DSP运动控制器的半闭环开放式三坐标CNC系统,编制了数控机床运动误差的分析软件,并将运动误差嵌入到CNC系统中进行补偿.运动误差诊断补偿实验表明,该方法可大大提高机床精度.

半实物仿真惯组输出模拟及转台姿态补偿方法

针对半实物仿真传统三轴转台解耦方法大多不考虑地球自转影响造成仿真相似性不足、精度不高的问题,本文充分考虑转台纬度、方位及转序与发射点状态的差异,提出一种虚拟惯组输出模拟及实物惯组转台姿态补偿方法。当设备中不含实物惯组时,通过构建虚拟惯组并考虑误差影响模拟真实惯组输出;当引入实物惯组时,在转台解耦的基础上补偿当地地球自转角速度,根据转台奇异值与仿真需用范围可选卧式或立式驱动模式。经仿真验证,13 min飞行工况下虚拟惯组与实物惯组姿态结果一致,最大角误差约0.08°,不加地速补偿时仿真姿态相比理论值差异约3°,加入补偿后修正至约0.01°,表明该方法正确可行,能有效提高仿真精度,且方法实现简单适用性好,可工程应用并推广。

矢量传感器增益校正与补偿

矢量传感器与每个通道的接收功率与信号的到达方向和极化状态有关,但信号的到达方向和极化状态很难精确控制,原有的基于全向天线估计通道增益的方法不适用于矢量传感器的情况。提出了估计矢量传感器通道增益的方法,并从电磁波特点出发导出了各通道增益的计算公式。数值仿真结果证明了该方法是有效的。

非球面在线检测的系统误差分离与修正

为了解决非球面在线检测的系统误差问题,针对系统误差产生的机理、误差的数学模型、分离方法以及补偿方法进行了研究.提出一种将空间误差投影到不同平面上进行分析从而解决测量系统误差的新方法并建立了各系统误差的数学模型.根据最小二乘法的基本思想,建立了基于标准球面的系统误差分离数学模型,得到了各参数的最小二乘估计值,并利用误差修正模型进行了校正.利用标准球面进行测量实验,验证了该方法的有效性和精确性.实验结果表明所提出的解决测量系统误差的思路可行,最终可使测量系统精度达到1μm数量级,从而满足精磨阶段在线检测的需要.

超精密微小型车铣复合加工机床的空间误差建模与灵敏度分析

微小型车铣复合加工机床可实现一次装夹完成大部分零件加工工序,是微小型复杂结构件加工必不可少的数控设备,作为精密加工数控设备,其自身的空间几何误差直接影响零件的加工精度。以北京理工大学自主研发的超精密微小型车铣复合加工机床CXKG25-I为研究对象,首先开展超精密车铣复合机床空间几何误差元素分析,获得机床的57项空间几何误差,并基于多体系统理论方法建立超精密车铣复合加工机床的空间几何误差模型。然后开展了空间几何误差因素的灵敏度分析,并揭示了影响机床加工误差的关键敏感因素,其分析结果指导和优化超精密车铣复合加工机床结构设计与制造。

MARG传感器误差分析与标定方法研究

MARG传感器成本低廉、导航参数全面,在工程领域应用广泛,但存在精度低,误差大的问题。针对此问题,利用三轴惯性转台对某型MARG传感器的三部分完成标定。首先分别分析了MARG三部分传感器的误差特性,然后引入适合各传感器的输出模型和标定方法;其次,对采集的数据进行处理,得到各传感器的误差参数;最后补偿误差,验证了加速度计六位置法、陀螺仪角速率标定和磁传感器八位置法标定的有效性,为该MARG传感器的实际应用提供了依据。实验结果表明,基于三轴惯性转台的几种标定方法的精度能够满足一般应用的需求,但也存在改进空间。

机床加工定位误差原因分析

要保证机床的加工精度,不能因为机床本身的误差影响最终零件的误差。对机床加工误差来源的分析,可以有效地得到机床主要热变形和定位误差的对象。通过分析机床进给系统的结构和误差源,可以发现滚珠丝杠对机床误差的影响因素非常大。该文对机床进给系统滚珠丝杠传动副进行有限元模型分析,得出界条件,采用均匀加载和载荷步两种热量加载方式分别分析了滚珠丝杠稳态和瞬态的温度场及热变形场,最终解决对机床误差的影响。

基于ARM的直线式时栅位移传感器A/D转换电路设计

利用时空转换思想,以时间基准测量空间位移量,设计了基于ARM的直线式时栅传感器A/D转换电路。采用STM32F407VGT6型ARM处理器与AD7298BCPZ型12位A/D转换芯片相结合,利用嵌入式Linux实时操作系统的移植,使得系统具有更好的可靠性与实时性。实验表明:设计的A/D转换电路,最小分辨时间为2.44 ns.能够更好的实现传感器的高速、高分辨率采样,实现了直线式时栅传感器的实时误差修正与补偿,为高精度直线式时栅传感器的研制提供了技术支持。

激光加工的柔性集成系统研究

激光加工技术是先进制造技术的一种,它具有很多其它加工方式无法达到的优点同时也具有有很高的柔性,而柔性制造系统作为一种先进的制造系统早已为人们重视,并且在制造领域得到广泛的应用,文章在分析讨论两者的同时,接合当前的制造研究领域的发展趋势,提出建立实现激光柔性加工系统,并分析和探讨了实现它的一些方法和方式,并对该系统的重要组成部分进行了分析和讨论。考虑到激光柔性加工系统的对数据和信息处理的要求会较高,还对系统的误差检测和补偿进行了研究,并对框架机器人的误差补偿建立了几何模型。文章最后认为激光柔性加工系统肯定会得到长足的发展和应用,并提出要将其朝小型化方向的研究进行努力,同时提出可以对系统进行计算机模拟仿真。

运用FPGA+ARM的直线式时栅传感器的数据采集系统设计

利用时空转换思想,以时间基准测量空间位移量,借鉴国际上先进的位移测量技术手段,设计直线式时栅传感器高速实时数据采集系统。通过先进的RISC机器(Advanced RISC Machines,ARM)对现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)进行管理控制,利用嵌入式操作系统Linux软件编程,在FPGA上构建正弦信号发生器、NIOS_II软核处理器,完成高速数据采集,使系统具有更好的可靠性与实时性。实验表明:采用所设计的高速实时数据采集系统,最小分辨时间为2.44ns.解决了直线式时栅传感器处理速度和数据采集不匹配的问题,实现了直线式时栅传感器的实时误差修正与补偿,为高精度直线式时栅传感器的研制提供了技术支持。

直线式时栅传感器A/D转换电路设计(英文)

利用时空转换思想,以时间基准测量空间位移量,借鉴国际上先进的位移测量技术手段,设计直线式时栅传感器A/D转换电路。采用AD7298 BCPZ型12位A/D转换芯片与STM32F407VGT6型ARM处理器相结合,利用嵌入式操作系统Linux软件编程,使得系统具有更好的可靠性与实时性。实验结果表明:采用所设计的A/D转换电路,最小分辨时间为2.44 ns,能更好地实现传感器的高速、高分辨率采样,实现了直线式时栅传感器的误差修正与补偿。通过,A/D转换电路的设计,为高精度直线式时栅位移传感器的研制提供了技术支持。

基于MEMS阵列的虚拟陀螺的实现

MEMS陀螺随半导体技术的发展迅速兴起,但其普遍精度不高。为提高MEMS陀螺的精度,满足实际应用需求。利用4个陀螺组成阵列,标定并补偿了其对准误差和标度因数误差,并采用基于自回归模型的卡尔曼滤波融合算法进行数据融合,从而得到一个精度更高的虚拟陀螺。在静态实验中,陀螺的1σ标准差降低了4.36倍,零偏不稳定性降低了2.22倍;在动态摇摆实验中,其速率误差的1σ标准差降低了3.69倍。实验也表明,经过标定补偿陀螺阵列的输出数据更接近真实值。根据实验结果,可知对四陀螺阵列的标定补偿和数据融合的方法有效抑制了陀螺的噪声。

光学自由曲面加工机床换刀误差辨识与补偿机制研究

为了达到光学自由曲面加工机床的精度要求,进行机床快刀伺服系统换刀误差的辨识与补偿。首先对机床快刀换刀误差进行理论分析,得到其对加工成形点的影响。再对快刀系统进行几何建模以及刀具轨迹建模,从而进行工件表面微观形貌预测,得到换刀误差影响规律,进而设计检测方案以及换刀误差补偿方案。通过在matlab中进行换刀误差加工补偿建模,得到补偿后面型PV值为0.04μm,补偿效果良好。

光学自由曲面加工机床在机测量系统精度建模与定量分析

为了提高光学自由曲面加工机床的整体加工能力,进行在机测量系统的特征测量功能开发。在给出在机测量系统结构构成及功能需求下,进行在机测量系统几何精度建模,进行几何静态误差辨识与补偿,进而规划在机测量系统基本功能工作流程。最后,通过进行多项测量实验,可得到标准平面及凹球面测量不确定度达到微米级,检测面型工件特征测量结果较为稳定。