阿贝原则再认识

为探究阿贝原则在现代超精密制造和测量中的适应性,回顾了古典阿贝原则及其扩展,剖析了要素布局产生的一次误差,研究了二维长度测量中的阿贝原则。通过分析测量系统的标准量、被测量、瞄准点、读数点、导向面5个要素的不同布局产生的误差,发现当标准量和被测量按经典阿贝原则要求处于同一条直线上,而其余要素不在这条直线上时,也会产生一次误差。提出了瞄准共线、读数共线、导向共线以及阿贝臂误差、瞄准臂误差、读数臂误差、导向臂误差和阿贝综合误差等概念。揭示了阿贝原则的隐含条件,重新表述了阿贝原则。讨论了上下堆叠式和共平面式二维结构的阿贝原则适应性,提出了一种提升工具显微镜精度的简明方案,介绍了一种减小阿贝误差的共平面二维精密工作台。对阿贝原则的再认识,可更新设计理念,用于研制超精密仪器和机械,也可用于经典量仪的精度再提升。

论阿贝原则之扩展

通过对外径千分尺自重变形所产生的测量误差的分析,提出一种扩展的阿贝原则,这种扩展的阿贝原则不仅考虑了导轨误差,而且考虑了自重、温度变形等其它因素所产生的一次误差,并表明既使符合目前的阿贝原则,长度计量仪器仍然可能因为自重、温度等引起的仪器角度(弯曲)变形而产生一次误差.特别对于大型长度计量仪器,这一误差不能被忽视.因此,阿贝原则的这种扩展对于长度计量仪器的设计和使用具有重要的意义,文中的案例充分说明了这个问题.

符合阿贝原则的数控机床几何误差建模

为提高现有数控机床空间误差分析方法的准确度,本文基于阿贝原则对齐次转换矩阵(HTM)几何误差补偿模型进行优化。首先,推导出XYFZ型三轴机床适用的HTM几何误差补偿模型并给出模型正确使用的前提条件;然后,基于阿贝原则分析了三轴机床的空间误差传递机理,指出阿贝误差对机床定位精度的影响,给出理论计算公式并在机床运动轴上进行实验验证;最后,基于阿贝原则和布莱恩原则对现有的HTM几何误差补偿模型进行优化,采用该模型拟合体对角线空间误差,并与实测机床体对角线误差进行对比验证。现有HTM几何补偿模型可将机床空间误差由41.15μm补偿至16.37μm,补偿率为60.22%;优化后的补偿模型可将机床空间误差补偿至5.32μm,补偿率为87.07%,提高了26.85%。实验结果表明,优化后的补偿模型更加合理,进一步改善了空间误差的补偿精度。

阿贝原则在角度测量上的拓展应用研究

为了减少角度测量误差、提高含精密轴系的精密仪器的测量精度和精密机械的定位精度,回顾了古典阿贝原则及拓展理论,并将其推广到角度测量领域,定义了测角阿贝误差的概念,测角阿贝误差由阿贝角和阿贝臂共同作用产生。以关节类坐标测量机中精密轴系为例,使用光电自准直仪和平面镜对阿贝角进行测量,进而得到测角阿贝误差,实验结果表明测角阿贝误差是测角误差的重要组成部分,占25.5%,修正测角阿贝误差后,测角精度提高了12.8%,在此基础上,当配合使用多面棱体修正测角误差时,测角精度提高了93.2%。

阿贝原则误差含意的新发展和改善方法

目前国内外加工中心逐步向精密级方向发展,三坐标测量机精度也越来越高。如何保证和提高三维空间范围内加工和测量的精度,是一项值得研究的课题,本文综述几种方法供读者参考。一、阿贝原则误差含意的新发展三维坐标定位精度其误差δ_Σ为一空间矢量,由x、y、z 三个分量组成:δ_Σ=δ_x+δ_y+δ_z。

基于阿贝原则的数控机床光栅尺安装位优化设计

通过对南通航智装备科技有限公司立式加工中心Y轴光栅尺的阿贝误差分析,得出影响阿贝误差的主要因素为阿贝臂长度、导轨系统偏摆和俯仰角误差,并针对该立式加工中心阿贝臂进行优化。优化结果表明,通过优化光栅尺安装位,最终以较小的质量成本,获得了较大的测量精度收益。

机床部件阿贝原则误差含意的扩展及改善导轨直线性的方法

目前国内外加工中心逐步向精密级方向发展,三坐标测量机精度也愈来愈高。如何保证和提高三维空间范围内进行加工和测量的精度是一项值得研究的课题,本文对此试作如下探讨:

“阿贝原则”的启示

2010年度"20佳"维修工具评选新增"我与汽修的故事"评选活动,这个活动完全由技师个人推荐工具、设备或者养护用品,并讲述利用此产品在维修实践中的故事,最后由专家点评,评出最佳创意、最佳故事、最佳使用、最佳人气四个奖项。本期我们就刊登这次活动"最佳故事奖"的获奖文章,让大家体会维修技师在运用工具实践中的点点滴滴。

长度测量中违背阿贝原则产生误差的平行尺补偿

提出了一种平行尺补偿方法 ,可以对一维和二维情况由于违背阿贝原则的长度测量所引起的误差进行补偿。计算表明 ,对于直线度为 1′的直线运动导轨 ,在一维情况下违背阿贝原则 ,用双平行尺补偿与符合阿贝原则的测量仅增加 0 0 3μm的误差 ;而在相同情况下 ,无平行尺补偿的不符合阿贝原则的测量将产生 30 μm的误差。对于二维情况下的三平行尺补偿的计算也有相同的结论。计算分析表明 ,平行尺补偿有较高的补偿精度。并且简单易行 ,这种补偿原理可以看作为对阿贝原则的推广 。

论阿贝原则之扩展

本文通过对外径千分尺自重变形所导致的测量误差的分析,提出一种阿贝原则的扩展,可以更广义地判断一种长度计量仪器是否符合阿贝原则,这对于长度计量仪器的设计和使用具有重要的意义。

阿贝原则在几何量测量中的应用

从事长度计量的人员都熟知阿贝原则：即仪器测量用的基准刻线面位于仪器测量轴心线或其延长线上时。由于导轨制造误差产生的测量误差为最小，如图1所示。

游标卡尺阿贝误差影响因素的测定与分析

利用正交试验法分析测定游标卡尺阿贝误差的主要影响因素,指出使用这类量具时为减小阿贝误差对测量结果的影响应注意的关键问题。

利用阿贝误差的对称性消除阿贝误差

体文论述了阿贝原则及误差的补偿方法，提出了利用阿贝误差的对称性来消除阿贝误差这一简单实用的方法．

激光干涉仪测量测长机示值误差时阿贝误差的影响

不符合阿贝原则的仪器，测量时导轨直线度将产生较大的阿贝误差。测长机按其结构是不符合阿贝原则的，但其具有特殊的光学系统可以补偿所产生的阿贝误差，使之不对测量结果产生影响。

谈谈关于长度测量中的阿贝误差

１８９０年科学家爱斯脱·阿贝，为了消除在测量过程中，由于基准轴线与测量轴线倾斜而产生的误差，提出了关于长度计量仪器的设计原则，即“测量轴线只有在基准轴线的延长线上才能获得精确的测量结果”这一设计原则称为阿贝原则。虽然阿贝原则在长度测量中是一个基本测量...

XY工作台六自由度误差在线测量和补偿

为提高XY工作台对应功能点的空间位置精度,提出了一种六自由度(6-DOF)误差在线测量方法,并建立了相应的误差补偿模型。采用激光干涉原理测量工作台X,Y轴方向的定位误差和Z轴方向的直线度误差,采用激光自准直原理测量工作台绕X,Y,Z轴转动的角度误差,从而实现6-DOF误差的在线测量。分析了6-DOF误差造成工作台对应功能点的空间位置误差,建立了基于阿贝原则和布莱恩原则的误差补偿模型。根据提出的测量方法,研制了一套高精度紧凑型的在位、在线6-DOF测量系统,将其应用于一台微纳米三坐标测量机的工作台上;以SIOS激光干涉仪为参考,对测量系统和误差补偿模型的有效性进行了实验验证,并评定了系统的不确定度。结果表明:经过6-DOF误差测量和补偿后,参考功能点在X,Y,Z向的最大位置误差由1.7μm,3.4μm,3μm分别减小至65 nm,81 nm,109 nm,其扩展不确定度分别为90 nm,98 nm,158 nm(k=2)。该方法和系统可被用于提高XY工作台的精度。

可调整光程的激光测长机

为进一步提高激光测长机的测量精度及可靠性,满足高精度长度尺寸的计量检定要求,研制了一种可调整光程的激光测长机。采用激光干涉仪作为测量基准,结构设计符合阿贝原则,同时,可根据被测长度的大小调整激光干涉仪和测量组件的安装位置,提高了测量准确度。并对影响激光测长机测量准确度的误差进行了不确定度分析。实验结果表明,该激光测长机的测量准确度达到了±(0.5μm+1.5×10-6L),测量重复性为0.2μm。满足高测量精度及高可靠性等技术指标要求。

激光位移传感器的标定

介绍了一种基于高精度光栅尺标定激光位移传感器的方法。该标定装置使用步进电机控制挡板的移动,光栅尺和激光位移传感器同时采集挡板移动的距离,计算机通过数据采集卡采集光栅尺和激光位移传感器的数据。本装置的结构设计符合阿贝原则,同时详细介绍了标定装置的原理、组成结构和数据处理。

长度计量基础知识讲座(二十八)

第二十八讲测长仪1概述测长仪是一种用途极广的光学机械式长度计量仪器,按其结构分为立式测长仪和卧式测长仪（又称万能测长仪）。卧式测长仪是目前在长度精密测量中最常用的仪器。由于该仪器在设计制造过程中完全符合计量仪器设计基本原则——阿贝原则（详见长度计量基础知识讲座第一讲）,因此,