零阿贝误差的纳米三坐标测量机工作台及误差分析

为避免常规三坐标测量机(CMM)中的阿贝误差,同时降低导轨运动误差对测量机测量不确定度的影响,研制了一种在三维测量方向上同时符合阿贝原则的纳米CMM工作台。该工作台做三维运动,x导轨和y导轨采用共平面结构;工作台三维测量系统的测量线正交于一点且正交点与测头中心点重合,x向和y向测量系统的测量线与xy导轨面共面。针对本工作台的特点,在参考常规三坐标测量机误差分析的基础上,详细分析了该工作台中各项误差的影响,给出了影响测量机不确定度的主要误差源,并对这些误差提出了修正方法。在研制的工作台上对一等量块进行了实验测试。结果显示,一等量块工作面的平面度测量标准差为11nm,台阶高度标准差为21nm,其中台阶高度测量平均值与检定值相差1nm。理论分析和实验结果表明,所研制的工作台从结构上避免了CMM中多项误差源的影响,尤其是避免了阿贝误差的影响,可用于高精度的三维测量。

大长度激光测量中阿贝误差消除方法的研究

提出一种基于3路独立激光干涉仪消除大长度激光测量中的阿贝误差的方法，3路干涉仪的安装位置可布置成任意三角形。通过3路干涉仪的测量结果及被测仪器与3路干涉仪安装位置的几何关系，构造一路与被测仪器同光路的虚拟干涉仪，推导虚拟干涉仪的测长公式。该算法对于涉仪的安装位置无特殊要求，在实践中易于实现。为验证算法的有效性，依托于室内80in大长度标准装置，通过改变被测仪器安装位置，在45m范围内进行了3组不同的验证实验。实验结果显示消除阿贝误差后，残余的其它误差的最大值仅为1．10μm，该算法可有效地消除阿贝误差。

数控机床XY工作台单向运动二维阿贝误差分析与建模

为了提高数控机床的加工精度,建立误差补偿模型。对温度影响下的数控机床XY工作台导轨系统各误差分量之间的误差相关性进行研究。首先,分析了XY工作台单向运动时各平动误差和角度误差的相关性和X向导轨系统二维阿贝误差的变化规律。然后,建立了Y轴导轨系统和X轴导轨系统误差相关性的阿贝误差计算模型。最后,分别进行了X轴导轨和Y轴导轨角度误差的相关性验证和导轨系统定位误差补偿效果对比实验。实验结果表明:利用工作台二维阿贝误差补偿后的定位误差2整体误差呈减小趋势,且比用传统方法补偿后的定位误差1最大相差3µm左右,占补偿后的工作台总误差的三分之一。本文所建立的导轨系统二维阿贝误差模型更符合数控机床XY工作台误差的实际变化规律,利用该模型导轨进行的工作台联动定位误差补偿效果比传统补偿方法的修正效果更好,为实时补偿数控机床误差,提高机床加工精度和在机测量系统的测量精度打下理论基础。

基于阿贝误差补偿光路的水准标尺检定装置及不确定度分析

现行有效的JJG 8——1991《水准标尺》要求以激光波长作为长度基准,使用激光干涉检定器对因瓦水准标尺进行检定。检定3 m长的水准标尺,若照准部不动而标尺移动,需要6 m长的导轨。为缩短导轨长度,降低加工难度,采用标尺固定而照准部移动的检定装置,可有效地将导轨长度由6 m缩短至3 m。由于不满足阿贝原则,检定装置设计基于阿贝误差补偿光路的结构,实现对阿贝误差的消减。该装置补偿性能的实测结果表明:利用光学补偿的方法极大地消减阿贝误差。"米间隔长度平均值"不确定度的评定结果表明:该装置可以满足水准标尺检定规程中对检定装置的相关要求。该补偿光路也可用于其他长度测量系统。

消除阿贝误差的一种新方法

本文以丝杠导程的激光测量为例，提出了一种简便的消除阿贝误差的光学方法，确定了光学系统的有关结构参数，证明了该方法的有效性。该方法简单而易于实现，可应用于多种光学测长系统以有效地消除阿贝误差的影响，提高测量系统的精度。

无阿贝误差计量型原子力显微镜

中国计量科学研究院与德国联邦物理技术研究院、德国伊尔门脑技术大学和耶那蔡司厂合作 ,于 1997年研制成功计量型原子力显微镜。限于当时的技术水平 ,它还存在有不可忽略的阿贝误差 ,特别是在x与y方向的阿贝误差可达 2～ 3nm。所以 ,在其测量空间范围内 ,两点间的测量不确定度为 :U =5nm +2× 10 - 4L(L为两点间的距离 )。本文报导 1999年以来在原基础上所作的改进 ,消除了 3个坐标方向上的阿贝误差 ,将测量不确定度提高到 :U =2nm +1× 10 - 4L。

一维加工设备阿贝误差实时修正方法的研究

介绍对精密车床、螺纹磨床等一维加工设备的阿贝误差进行实时修正方法的原理与组成，给出验证该方法的实验装置及实验结果，在３．７Ｍ的行程内将最大２５．２ΜＭ的阿贝误差修正到了－０．７ΜＭ．

用于阿贝误差实时修正的三通道激光干涉仪的研究

本文介绍了对精密车床、螺纹磨床等一维加工设备的阿贝误差进行实时修正的三通道激光干涉仪的原理与组成，给出了验证该系统的实验装置及实验结果，在３．７ｍ行程内将最大２５．２μｍ的阿贝误差修正到了０．７μｍ。

丝杠精度双频激光干涉测量中的阿贝误差实时补偿

提出一种利用双频激光干涉仪检测光栅刻划机分度丝杠的新型光路结构,推导出用于阿贝误差补偿的快速修正计算式,实现了丝杠测试过程中阿贝误差的实时修正,通过修正使不满足阿贝原则的测量系统获得了较高的测量精度。另外该方法还通过调整参考镜角锥棱镜消除了测量过程中丝杠轴向窜动引起的测量误差。实验结果表明,采用提出的方法在300 mm的丝杠行程内修正的最大阿贝误差为1.39μm,补偿后最大残差仅为0.48μm,有效地提高了丝杠测量精度。

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。

阿贝误差实时修正系统

介绍了一种能对机床、坐标测量机等结构的阿贝误差进行实时修正的方法，它能同时测量出导轨的位移、俯仰角、偏转角以及滚转角误差。着重介绍了系统的原理组成和滚转角误差的动态测量方法，给出了系统的可行性验证装置及实验结果，在3．7m的行程内将最大37．0μm的阿贝误差修正到了1．

3-PUU并联测量机中阿贝误差分析

针对并联测量机中滑块角运动误差对仪器精度的影响问题,分析了3-PUU并联坐标测量机滑块角运动误差及所产生的阿贝误差的特点;在测量理论模型的基础上,借助于全微分理论建立了阿贝误差传递模型;在实验获取各滑块角运动误差数据的基础上,通过插值方法构建滑块角运动误差样条曲线,然后计算出滑块角运动误差对仪器总误差的影响。分析结果表明:滑块角运动误差对Y方向测量精度影响最大,对X方向影响最小,这从另一个角度体现了并联机构误差平均效应的数学内涵,揭示了滑块角运动误差在并联机构中传递的特点,也为后续的误差修正和仪器精度的提高奠定了良好的基础。

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...

浅析阿贝误差对激光干涉仪测量测长机示值误差时的影响

随着科技的不断发展,精密仪器的测量工具也在不断的发展,测量误差的不断减小是保证测量准确度提高的重要条件.测长机是用于测量大尺寸量块以及多种工件的光学长度测量工具,但是测长机在测量时,由于测量的轨道直线度不好,将会产生较大的阿贝误差.激光干涉仪是以激光波长为已知长度,利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量系统,其特点就是可以实现非接触测量,配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作.本文主要是分析阿贝误差是如何影响激光干涉仪测量测长机时的示值误差.

基于阿贝原则的机床主轴误差测量研究

机床测量是误差补偿的前提,分析主轴箱移动时产生的阿贝误差原因,给出主轴箱沿Z轴移动时X方向和Y方向的直线度误差,根据主轴箱直线度误差数据进行建模并给予补偿,结合具体的工程实例验证了阿贝误差补偿的有效性。

数控进给轴阿贝余弦误差辨识与补偿方法

为了减小数控进给轴运动过程中产生的阿贝误差和余弦误差等几何误差对位置测量精度的影响,提出了一种基于多路激光组合测量的误差辨识与补偿方法。利用三路激光干涉仪的空间坐标关系和实际测量值,映射出数控进给轴理想运动轴线上的虚拟测量值,以补偿阿贝误差,并建立了进给轴倾斜角度解算模型,进而补偿余弦误差,提高进给轴定位精度。为保证位置测量结果的可靠性,设计了环境参数补偿实验,在减小环境因素影响的前提下,验证了误差辨识与补偿方法的有效性。实验结果表明,该方法有效补偿了运动过程中的阿贝误差以及余弦误差,提高了数控进给轴的定位精度。

光栅刻划机阿贝误差对光栅衍射波前质量的影响及其校正方法

衍射波前质量是衡量刻划光栅性能的重要指标之一,光栅刻划机若存在阿贝误差,将直接影响刻线位置精度,从而影响光栅的波前质量。建立了刻划机阿贝误差与光栅衍射波前质量的物理模型,并分析了该误差对波前质量的影响。针对该误差设计了一种基于双频激光干涉测量的阿贝误差测量光路,测量了刻划机的阿贝误差,根据物理模型对其导致的光栅衍射波前误差作了仿真分析,并提出了基于双层工作台结构的误差控制校正方法。对两块尺寸为80mm×100mm、刻线密度为79groove/mm的中阶梯光栅进行了阿贝误差校正前后的对比刻划实验。结果表明,通过对阿贝误差的测量和校正,光栅闪耀级次为-36级的衍射波前误差由0.529λ降低至0.159λ(λ=632.8nm),有效地降低了阿贝误差对光栅衍射波前质量的影响。

阿贝原则误差和改善导轨直线度的方法

阿贝原则误差已形成肯定概念，它来源于导轨的直线性，当导轨直线性误差趋于零时，则阿贝原则误差也趋于零。