数控机床关键几何误差元素溯源研究

基于螺旋理论对多轴数控机床空间误差建模,利用“十二线法”进行机床几何误差元素辨识实验,获得卧式加工中心的21项几何误差元素值。采用灵敏度分析法对卧式加工中心空间误差模型具有显著影响的关键几何误差元素进行了分析,其中,局部灵敏度分析法溯源出机床11项关键几何误差元素,全局灵敏度分析法溯源出12项几何误差元素。两种溯源方法得到的机床关键几何误差元素不同,但机床关键几何误差元素主要为集中在各运动轴上的线性误差,且各运动轴的转角误差的灵敏度系数均较小,验证了两种溯源方法的适用性。

基于全局灵敏度分析的卧式加工中心关键几何误差元素溯源研究

针对局部灵敏度分析试验点单一、全局灵敏度分析变量自带随机性的问题,提出一种基于几何误差元素辨识和全局灵敏度分析的机床关键几何误差元素溯源方法。借助螺旋理论构建基于全局坐标系的机床空间误差模型,借鉴正交实验设计思想,在机床工作空间内选取25个试验测点,设计关于位置误差模型的多因素正交试验。将正交试验的显著性检验结果F值作为全局灵敏度系数,准确溯源机床12项关键几何误差元素,为数字制造装备精度设计提供了重要的理论基础。

五轴加工中心旋转轴几何误差元素区别建模辨识技术

构建五轴加工中心空间误差模型的关键环节在于准确辨识旋转轴位置相关几何误差元素(PDGE)和位置无关几何误差元素(PIGE)。以某五轴加工中心为研究对象,提出了一种面向旋转轴PDGE和PIGE的区别建模辨识方法。以多体系统理论和齐次坐标变换为基础,以两运动链末端所构空间向量欧氏范数的演变规律为依据,推导建立旋转轴PDGE与PIGE辨识基本方程,并借助球杆仪获取辨识基本方程求解所需参数;结合所建辨识基本方程揭示旋转轴PDGE与PIGE的耦合机制,提出了一种迭代方法以实现旋转轴PDGE和PIGE的准确分离与解耦。为验证上述辨识方法的有效性与准确性,提出一种基于虚拟样机的数值验证策略。仿真结果表明,所提辨识方法较好地解决了五轴加工中心旋转轴两类几何误差元素之间的耦合问题,可为建立加工中心空间模型提供准确的数据支撑。

装配机械手综合误差分析与误差元素建模研究

以矩阵变换为基础,分析装配机械手的综合误差,导出末端误差表达式,得出末端误差与各关节误差源之间的关系,采用回归分析方法建立误差元素的模型。实测误差数据建模曲线与软件仿真误差元素模型曲线对比表明,采用该方法所建模型曲线更接近实际。

卧式加工中心关键几何误差元素甄别方法

以某卧式加工中心为研究对象,通过定义机床各部件局部坐标系间初始位置特征矩阵和初始位置误差特征矩阵,构建机床空间误差完备模型,解决传统建模方法中若干项几何误差元素缺失的问题。借助体对角线定位精度测量实验,对所建完备模型准确性进行验证,进而在此基础上提出几何误差元素实际参预度的概念及其计算方法,并由此形成基于空间误差完备模型和实际参预度的关键几何误差元素辨识新方法。分别根据计算所得实际参预度和灵敏度,对给定加工中心关键几何误差元素进行甄别。对比分析显示,相较于传统灵敏度分析,所提基于实际参预度的甄别方法具有更高的准确性。甄别结果表明,该加工中心关键几何误差元素有7项,且均与位置相关,与X轴进给相关的关键几何误差元素有4项,说明机床X轴运动组件制造精度可能存在较大缺陷。

机床关键几何误差元素辨识及其公差设计方法

面向加工精度指标提出机床关键几何误差元素辨识及其公差设计方法。以某型立式加工中心为对象,基于螺旋理论对机床空间误差进行建模;结合所得机床空间误差模型及加工精度指标定义,推导建立加工精度评估模型,同时提出间接试验验证策略及实施技术;通过正交实验、统计学对影响加工精度的关键几何误差元素进行辨识,并利用数值试验对辨识结果进行验证,并基于响应面法构建加工精度与关键几何误差元素的映射关系,由此将后者的公差设计转换为一类优化问题;利用遗传算法获取各关键几何误差元素最优公差,在加工精度指标满足要求的同时,机床产品成本达到最低,表明所提方法有利于实现机床精度稳健设计。

立式加工中心平动轴几何误差元素辨识方法

针对激光干涉仪直接测量机床几何误差元素时存在的设备调试复杂、检测效率低的问题,提出一种基于球杆仪间接测量原理的立式加工中心几何误差元素辨识方法。借助螺旋理论建立立式加工中心刀具运动链末端相对于工件运动链末端的实时运动学方程,利用球杆仪实时测量空间距离,得到了几何误差元素与DBB杆长误差相关的辨识模型。考虑到辨识模型的病态程度严重、求解稳定性差等问题,通过模拟退火遗传算法进行求解。DBB辨识实验验证了各验证点最大平均偏差为1.62μm,证明了所提方法的有效性。

基于敏感度分析的机床关键几何误差元素辨识与评定

为了正确识别和判定机床关键几何误差元素对机床精度设计的影响,以PCV-620立式加工中心为研究对象,采用多体系统理论建立机床空间误差模型,从而得到机床几何误差元素与机床精度之间的关联函数。对空间误差模型进行灵敏度分析,获得机床各运动方向的局部灵敏度系数,完成机床关键几何误差元素的初步辨识。以局部灵敏度系数为基础,提出一种与局部灵敏度系数和工作空间中任意位置处的几何误差元素值相关的全局灵敏度系数计算方法,将其作为机床关键几何误差元素的辨识和评定标准,分析得到PCV-620立式加工中心的关键几何误差元素包含3项定位误差、3项垂直度误差和5项直线度误差。

基于Sobol’法的机床关键几何误差元素辨识方法研究

针对机床几何误差元素多、误差测量与辨识过程繁琐等问题,利用Sobol’全局灵敏度分析方法对空间误差模型中的几何误差元素进行灵敏度分析,筛选出影响较大的几何误差元素,从而降低误差测量与辨识过程的复杂度,简化空间误差模型。以螺旋理论为建模基础,建立机床空间误差模型;对所有几何误差元素进行Sobol序列抽样并通过蒙特卡洛估计法求解灵敏度,计算各误差元素的一阶灵敏度值及全局灵敏度值,从21个误差项中筛选出对机床空间误差影响较大的12项;将简化模型与完备模型进行对比,空间误差元素简化率为48%,其预测精度大于80%,说明了误差元素筛选的有效性,为机床空间误差建模、误差元素辨识以及空间误差补偿工作的简化提供参考。

多种误差因素对数控机床加工精度影响的研究

随着国家制造业强国战略的推进,新型应用场景对零部件的精度提出了更高的要求。数控机床作为现代制造业常用的设备,其加工精度直接影响着工件的质量和性能。然而,在加工过程中,诸多误差元素会导致加工精度降低,而误差作用机制呈现出复杂性和多样性。基于此,首先分析了误差对加工精度的影响,指出了误差控制的重要性,其次详细介绍了包括机床几何误差、刀具误差、工艺误差在内常见误差源的特点,最后提出了一系列提高加工精度的措施。

误差椭圆元素与协方差系数的转换

在变形分析中需要对两期的差值统计检验 ,用以确定差值的变化是否显著 ,这就要用到两期的协方差阵中相关的元素。但在实际数据处理中 ,常常并不保存协方差系数 ,而保存误差椭圆元素。本文就其数学关系进行了推导。

外方位元素误差对点位误差的影响

根据正直、交向摄影的点位方差—协方差公式，推导出了由外方位元素误差引起的．点位方差—协方差公式，并用误差椭圆分析了外方位元素误差对点位误差的影响规律。

数控机床几何误差相关性分析方法研究

为提高数控机床的精度,降低装配、制造过程产生的几何误差的影响,基于多体系统理论建立几何误差模型,在误差相关性分析的基础上,提出了一种辨识关键性几何误差元素的方法。首先,基于多体系统理论及齐次坐标变换方法建立了三轴数控机床几何误差模型,构建了几何误差元素相关性分析模型。其次,采用拉丁超立方抽样方法在整个参数空间内抽样,有效避免了单因素分析的缺陷。最后,通过计算拉丁立方抽样确定的误差元素引起的空间几何误差,进行相关性分析并辨识影响机床精度的关键几何误差元素。误差补偿后的圆测试对比结果表明,该方法可判别影响数控机床空间精度的重要误差元素,并能够定量辨识误差元素对几何误差向量的作用效果,可为机床误差补偿及精度分配提供重要的理论参考。

机床空间误差完备建模方法与NC代码优化补偿技术

空间误差是机床几何误差元素综合作用的结果,但现阶段空间误差模型大多存在缺失若干几何误差元素的问题,直接影响着机床空间误差的预测精度。为此,提出一种机床空间误差完备建模方法,以多体系统理论及齐次坐标变换为分析研究手段,在充分考虑体间坐标系初始位置关系及原始误差特征矩阵的基础上,确保模型包含机床全部几何误差元素。进而,针对传统基于NC代码的空间误差补偿技术中存在残差的局限性,提出将NC代码坐标的逆向叠加过程转化为最优化设计问题,并借助遗传算法对该问题进行求解计算,达到消除空间误差补偿残差的目的。最终,以某型卧式加工中心为研究对象进行计算分析与实验验证,结果表明:依据所提方法构建的空间误差完备模型包含加工中心全部21项几何误差元素,空间误差预测结果较精确;所提NC代码优化补偿技术使加工中心空间定位精度得到进一步提升,补偿后定位精度增幅最高达90.92%。研究成果可为数字制造装备精度问题探索提供较重要的理论与工程技术支撑。

无人机飞行姿态误差对地面点坐标精度影响评估

无人机载POS直接对地定位可显著提高航空摄影测量工作效率,但POS直接获取的像片外方位元素存在明显的误差分量将直接影响定位地面点的坐标精度.为探讨无人机载POS的姿态角测量误差与定位地面点坐标精度之间的关系,从摄影测量共线条件方程出发,构建了待求地面点坐标与像片外方位元素间的关系误差模型,并利用模拟的外方位元素数据展开实验,定量分析了无人机姿态角元素误差对待求地面点坐标精度的影响.结果表明,POS获取的像片姿态角元素误差对待求地面点坐标精度影响较大.因此,为保证无人机飞行的稳定性和外方位角元素测量的精确性,必须抑制飞行姿态误差对地面点目标精度的影响.

关于Rn－150固体氡气源分配剂量误差的讨论

本文从放射性平衡及理想气体有关定律出发，分析了Ｒｎ－１５０固体氡气源的标定原理，计算了源内含镭量及与之平衡状态下的氡气质量、原子数、体积及其产生的分压。讨论了影响Ｒｎ－１５０固体氡气源分配剂量精度的几种因素，及其误差修正方法。

三轴数控机床静态精度设计研究进展

国内三轴数控机床存在精度低和可靠性差的问题,而机床精度和可靠性可通过合理的静态精度设计方法得以保证。机床静态精度设计方法包括加工精度稳健设计方法和静态几何精度设计方法,针对两种精度设计方法的衔接合理性和工程应用实用性低的问题,在深入调研机床静态精度设计研究成果的基础上,从机床空间误差建模、平动轴几何误差元素辨识、关键几何误差元素溯源和加工精度稳健设计以及静态几何精度设计这5个关键问题着手,分别给出具体的解决方法,并形成一套完整的三轴数控机床静态精度设计系统实施方案,为完善机床几何精度设计和静态几何精度设计提供了参考。

基于蒙特卡洛仿真的无人机机载LiDAR点云精度预估

受多种因素的综合影响,传统基于定位误差传播方程的方法难以对无人机机载LiDAR点云精度进行准确预估。鉴于此,提出了一种基于蒙特卡洛仿真的无人机机载LiDAR点云精度预估方法,通过蒙特卡洛仿真,直接分析误差源对点云坐标精度的影响。该方法不仅可以预估误差源对激光点云的整体精度影响,而且可对点云精度影响的空间分布规律进行直观分析。实际工程项目应用结果表明,预估精度与工程实际精度吻合较好,验证了方法的有效性。该方法可为激光测量项目的精度预估、设备选型提供有效依据,具有显著的社会和经济效益。

大型矩阵求逆在微机上的实现

本文提出的 Gauss 消去法的一种改进型算法,大大缩减一般求逆算法所要求的机器存储空间,使大型矩阵求逆在微机上得以实现,依此算法,Basic 编译程序对117阶矩阵 A 以双精度求逆,仅需时一小时三十七分一十二秒,A·A^(-1)与单位阵的元素误差数量级为10^(-13)。