ASSESSING THE DYNAMIC ERRORS OF COORDINATE MEASURING MACHINES

The main factors affecting the dynamic errors of coordinate measuring machines are analyzed. It is pointed out that there are two main contributors to the dynamic errors: One is the rotation of the elements around the joints connected with air bearings and the other is the bending of the elements caused by the dynamic inertial forces. A method for obtaining the displacement errors at the probe position from dynamic rotational errors is presented. The dynamic rotational errors are measured with inductive position sensors and a laser interferometer. The theoretical and experimental results both show that during the process of fast probing, due to the dynamic inertial forces, there are not only large rotation of the elements around the joints connected with air bearings but also large bending of the weak elements themselves.

三坐标测量机辅助工装检测误差补偿策略研究

随着先进制造技术的迅猛发展,对零件精度的要求也在不断提升,而误差检测的准确性是确保零件精度的重要前提。在三坐标测量机的工作过程中,运动轴的几何误差会显著影响检测结果。为提高检测精度和效率,设计了一款用于三坐标测量机的辅助工装,并通过对主要运动方向进行微调,实现对工件检测误差的精准补偿。以齿轮误差检测为例,根据检测系统的拓扑结构,可以推导出Houston较低序号物体阵列,建立含工装和齿轮的几何误差传递模型。研究结果为检测误差补偿提供了理论依据,也为其他多轴运动的误差传递模型提供了参考。

基于激光干涉仪的测量机几何误差检定技术

误差补偿技术是提高测量机精度的一项重要技术,其内容包括误差模型的建立、误差检定和误差补偿。针对一种特定结构形式的测量机建立其包含13项原始几何误差的误差补偿数学模型,提出基于激光干涉仪的,针对包括定位误差、直线度运动误差、角运动误差和垂直度误差在内的测量机各单项几何误差的检定方法,并通过数学模型对测量机的测量误差作补偿,由此生成的误差检定模块还可以嵌入到测量机软件中,实现对测量机几何误差的快速检定和反复检定。试验表明,经误差补偿,测量机单轴在176mm测量范围内的最大测量误差由补偿前的0.1399mm减小为0.0017mm。利用该方法检定测量机的几何误差并作误差补偿能够有效地提高测量机精度。

三坐标测量机误差源分析与修正技术

三坐标测量机广泛应用于生产制造和检测计量中,其精度要求越来越高。文中系统地对三坐标测量机的误差来源进行分类,针对几何误差总结了现存的检测方法,最后给出了有利于实现低成本精度升级的误差修正方法。

用激光干涉仪测量三坐标测量机的动态特性

提出了一种用激光干涉仪测量三坐标测量机动态误差的方法，分析了激光干涉仪的测量原理并分别对扫描测量和触发测量中的动态误差进行了模拟测量．实验结果表明，运动中的加速度产生的附加惯性力是产生动态误差的重要因素．由于惯性的原因，扫描测量中换向时产生的误差大约是同样条件下惯性力造成误差的２倍．

微型五坐标测量机激光测头安装误差的标定

针对非接触式五坐标测量机激光测头安装位置误差较大且不易调整的缺点,建立了该五坐标测量机激光测头安装误差的数学模型.选取激光测头的不同姿态,通过测量实物基准的空间位置,给出了误差模型待标定参数的无约束最优化目标函数的外点法惩罚函数.通过计算个体之间的欧氏距离,剔除掉那些相似的个体,从而有效地避免了遗传算法易早熟的问题,完成了对误差模型的求解.实验结果表明,所建立的激光测头安装误差模型不仅适用于扫描测头,而且对触发测头也同样适用,可把该机的空间测量精度从(11.82+L/1 000)μm提高到(1.96+L/1 000)μm.

利用弹性网络算法求解大型三坐标测量机几何误差的方法

为提高大型三坐标测量机(CMM)的精度,修正空间几何误差,研究利用激光追踪仪多站位测量技术取代实物基准,提出了基于弹性网络算法求解CMM几何误差的方法。基于激光追踪仪多站位测量技术,结合L-M算法,实现CMM空间规划点体积误差的高精度测量,有效提高测量效率。利用弹性网络算法解算CMM准刚体模型,解决模型求解存在多重共线的难题,实现CMM几何误差的求解;将方程组中部分系数为0的项结合体积误差与单轴几何误差的关系模型来求解几何误差。实验搭建了激光追踪多站位测量系统,测量了CMM的空间待测点体积误差。实验结果表明,提出的方法可以有效求解大型CMM的几何误差。

提高零件轮廓测量机偏心调整精度的方法

为了满足研制的零件轮廓测量机实现回转体零件的非接触自动测量,利用激光测头等部件设计了偏心自动调整机构.由于系统中有交流伺服电机驱动器干扰信号,激光测头容易受到环境电磁干扰,造成偏心调整的定心误差较大.为此,在介绍偏心调整控制原理的基础上,针对干扰信号的特点,设计了一种滤除干扰信号的电路,给出了电路框图和关键电路.实验结果表明:偏心调整的定心误差由原来的0.6,mm降至0.1,mm,能够提高偏心调整的精度.对交流伺服电机驱动器干扰信号的处理具有实际的指导意义.

评定三坐标测量机的动态误差

对三坐标测量机的动态误差作出整体分析。分析影响坐标测量机动态误差的主要因素。指出由于附加惯性力的影响产生的各部件绕气浮导轨联结处的偏转和各运动部件本身的弯曲变形是造成动态误差的主要原因。提出由动态偏转角误差推导测头动态位移误差的方法。用激光干涉仪和电感测做仪对三坐标测量机的动态偏转角误差进行了测量。理论和实验结果证明，在高速测量过程中，由于附加惯性力的影响，除了各部件绕气浮导轨联结处产生较大偏转外，某些低刚度运动部件本身也产生了较大的弯曲变形。

基于逼近式回转定心法的孔心距测量

利用研制的激光位移传感器的机床测头,以机床为测量仪器的本体,提出了一种便捷高效的孔心距检测方法。该方法利用逼近式孔心定位法,借助机床坐标系,快速精确地得到孔心的相对坐标,进而获得被测工件的孔心距。与传统的孔心距测量方法相比,该方法具有快速、便捷、高精度、非接触式、在位检测的特性。利用一对标准环规验证了该方法的正确性,孔心距的测量精度在三坐标测量机上得到校验,测量误差达到微米级。实验证明:该方法能高效地完成孔心距的在位测量。

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。

用基于特征的稀疏点云配准算法检测零件的加工误差

针对在使用三坐标测量机检测零件的加工误差时点云为稀疏点云这一问题,提出了一种基于平面、柱面特征的稀疏点云配准算法.首先选出含有平面、柱面特征的区域,根据零件的实际情况选择用平面或柱面特征建立局部坐标系进行初始配准,对于柱面特征参数的提取,提出用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘迭代法来求解,之后用改进的最近点迭代(iterative closest point,ICP)算法进行精确配准,最后进行了算法的配准精度测试和零件配准实验.精度测试结果表明,本文算法配准精度在1μm以内,用三坐标测量机测量两块零件并运用本文算法检测出了加工误差.因此,本文算法可以解决点云为稀疏点云这一问题,满足零件加工误差的检测要求.

双目视觉技术在计算机辅助检测中的应用研究

在我国现有的企业中,有较多的企业仍然采用传统的接触式测量方法进行加工,为了保证产品的质量,花费在测量上的时间和人员数量是相当可观的,严重影响了工厂生产在产品检测过程中,物体形状信息的获得至关重要,将平行轴双目视觉测量原理应用于获取物体的形状信息,并将该方法用于对集中式分布的物体进行测量;在三坐标测量仪上仿真验证了该方法的可行性,通过对测量数据进行分析.通过试验证明采用平行轴双目视觉测量方法不仅能够有效地分辨出不同测量形体的长、宽、高信息,并且整个实验系统较好的满足了该企业在开发新产品时需要解决规则形体在平面局域中形体的识别及定位的需求。

基于三坐标测量仪的双目视觉物体测量及数据分析

提出了一种基于三坐标测量仪进行零件尺寸测量的双目视觉方法,采用棋盘格对系统进行标定,运用数据处理技术对图像进行二值化及轮廓处理,并对测量数据进行分析,得出影响测量数据误差分布的原因.通过试验分析其测量误差不超过1mm,可以满足物体形状分辨的要求.

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.

激光追踪仪的基本原理及应用

介绍了激光追踪仪(Laser Tracer)的工作原理、结构特点以及误差修正方法。在工作原理方面,内部的激光干涉仪测量出Laser Tracer与安装在数控装备运动轴上靶镜之间位移的变化量,来对数控装备的运动误差进行计算。在结构特点方面,通过使用标准球反射镜与万向节式回转轴系,减小系统误差对测量精度的影响。在误差修正方面,利用多基站下的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)原理确定各基站在数控装备坐标系下的坐标,并通过对数控装备运动误差的计算,分离出每一根轴的各项几何误差,同时合成数控装备在空间任意位置的误差,从而实现对数控装备误差的修正。

快速探测的坐标测量机动态误差计算分析

快速探测是提高坐标测量机工作效率的有效手段 ,同时还必须要保证原有的测量精度。采用有限元分析方法 (FEM)对快速探测过程中由惯性力和驱动力产生的动态误差进行了预测 ,分析结果是合理的 。

激光扫描技术在复合材料产品测量中的应用

本文从激光扫描技术的优势和特点出发,结合复合材料在设计和制造上的特点,介绍了应用激光扫描技术来完成形面复杂和薄壁易变形的复合材料制品的准确检测。对国内外常用的接触式三坐标测量机和非接触式激光扫描测量机的数据点采集方式进行比较,通过对比得出激光扫描技术可更适合复合材料制品的检测和开发。

标准环规的高效检定方法及误差分析

针对标准量具尺寸、形状精度高、检定周期短、检测操作繁复等要求,提出了一种采用三坐标测量机进行精确、高效检测的新方法。选用Φ39.5015标准环规作为检测对象,设计了标准环规精准装夹定位、测量策略,分析优化了计算方法,编制了自动测量程序。测量结果与传统的常规测量方法对比发现:新方法的测量结果更精确,检测效率更高,有效解决了工程实践中由于检测效率低下而影响产品交付的难题,取得了良好效果。

Dynamic Coordination of Uncalibrated Hand/Eye Robotic System Based on Neural Network

A nonlinear visual mapping model is presented to replace the image Jacobian relation for uncalibrated hand/eye coordination. A new visual tracking controller based on artificial neural network is designed. Simulation results show that this method can drive the static tracking error to zero quickly and keep good robustness and adaptability at the same time. In addition, the algorithm is very easy to be implemented with low computational complexity.