数控机床几何误差单轴五次测量与辨识方法

针对数控机床几何误差项的准确测量与辨识问题,提出了一种基于激光干涉仪的机床空间几何误差单轴五次测量与辨识方法。首先,针对X、Y、Z轴分别设置了一条测量线,测量了3条划定线上除滚转误差外的其他15项几何误差,共计15次测量;然后,分析了转角误差对直线度误差以及直线度误差对定位误差的耦合影响,并建立了误差辨识方程组;最后,根据误差辨识方程组,得到了机床21项几何误差;并进行了单轴五次测量法的测量和辨识实验,并将所得结果与空间九线法测量辨识结果进行了对比分析。研究结果表明:单轴五次测量法与空间九线法测量辨识结果的空间误差向量最大偏差为1.93μm,平均偏差为0.58μm,该结果验证了单轴五次测量法是准确和有效的。该方法考虑了实际测量过程中的误差耦合情况,因此相比于空间九线法,该方法减少了测量线数与测量次数,简化了误差项的求解过程;同时,采用单轴运动方式可以有效避免其他轴对当前运动轴误差的影响。

正弦逼近法振动传感器幅相特性测量技术的研究

介绍正交Michelson激光干涉仪的基本原理和特点,针对加速度传感器幅频和相频特性测量技术,详细介绍了正弦逼近法完整的数学推导过程,并论述了其中相位展开、曲线拟合、误差补偿等技术难点。概述测量系统的构架以及完成数据采集和信号处理的虚拟仪器技术。

角振动测量方法的研究

中国计量科学研究院研制出频率范围0.000 5 Hz^1 200 Hz高精度角振动基准装置,低频角振动装置最大角位移300°,中频角振动装置最大角位移60°,角加速度范围为0.04 rad/s^2~2 000 rad/s^2。装置实现了衍射式外差激光干涉仪测量方法,以及圆光栅和双光束外差激光干涉仪差动测量。角加速度复灵敏度测量不确定度(k=2):参考点优于0.5%,0.5°,通频带优于1.0%,1.0°。

基于激光干涉技术的大尺寸绝对测量方法的研究

大型工件在制造过程中,面临着各式各样的检测任务,大尺寸测量技术成为现代测试技术的一个越来越重要的分支,为提高大尺寸工件静态几何量的检测精度,将激光干涉仪与传统测长机相结合,提出两种基于激光干涉技术的大尺寸高精度的绝对测量方法。通过对两种测量方法的不确定度理论分析和实验比对,验证方法的准确度和可行性。一方面激光干涉仪传统的动态测量转换为高精度的静态量检测,拓展了激光干涉仪的应用领域,同时弥补了测长机在绝对测量能力方面的不足,提高了测长机的测量精度和检测效率。

超低频振动国家计量基准装置的研究与建立

根据超低频振动标准装置的研究现状和应用需求，研究和建立了国家振动幅值和相位基准装置，其频率为0．002Hz～160Hz、振幅为峰峰1m、承载30k、加速度波形失真度〈1％。介绍了装置的结构组成，描述了大行程水平振动台的设计方案、反馈控制技术、管线拖曳系统和激光测振系统，给出了装置的主要技术指标和比对实验数据。解决了我国超低频振动计量的溯源问题。

激光干涉正弦法小角度测量中有关问题探讨

分析了小角度正弦激光干涉仪的有关特性，叙述了这种方法的测量原理，计算了几种因素对测量准确度的影响，指出提高测量准确度的解决办法。

基于体对角线的机床垂直度误差的高效测量分析

垂直度误差所引起的位置误差是机床空间位置误差的重要组成部分。提出利用单头激光多普勒位移测量仪及平面反射镜,通过测量机床的4条体对角线的位移误差实现对机床三轴间的垂直度误差测量。实验结果表明,采用该方法测量垂直度误差快捷、方便且准确,可对任意大小的机床进行测量。

激光辐射测量方法的研究

伴随着音视频产品及信息技术设备的不断发展,激光类产品如CD机、DVD机、激光打印机等产品已在人们的日常工作及生活中被广泛使用.激光辐射的危害性已逐渐显露,并被高度关注.激光辐射对人体细胞组织、视网膜及皮肤的不可恢复的伤害已被人们所认知.基于此,开展对激光辐射测量方法的研究,已刻不容缓.本文对激光辐射的测量方法提出了一套完整的技术方案.

齿轮齿条直线运动的线性测量与分析

在齿轮传动机构的直线运动研究中,为了测量直线误差,设计了齿轮齿条的测量平台;采用伺服电机直接驱动齿轮在齿条上运动,并以基于运动控制点位运动模式来实现测量间距和待机等控制要求;在齿轮齿条传动机构直线运动的过程中,用激光干涉仪对与齿轮同轴运动的工作台实际运动位置测量,获得测量数据;用最小二乘法求解线性矛盾方程的方法来构造拟合函数,并将其推广至任意次和任意多个变量的拟合函数.使用MATLAB编程求解.获得与设计数据曲线对应的实际数据曲线.得出齿轮齿条的线性定位精度和重复精度;这项技术可以推广到对大多数的直线运动机构来进行线性测量及数据分析;也能成为直线运动控制中线性参数自动补偿算法的依据。

采用标准长度的激光多边法坐标测量系统自标定算法

基于多路激光跟踪干涉仪测长的坐标测量系统在大尺寸测量领域具有显著的优越性,准确标定系统参数是实现高精度坐标测量的关键。为了克服传统自标定方法的缺点,提出了一种采用标准长度的改进自标定算法。该算法首先在稳定的基座上设置固定点,在X、Y、Z方向分别产生用激光干涉法精确测得的标准长度,然后将标准长度用于构造自标定的优化函数。通过提高相应优化函数的权重,进一步提高坐标测量精度。通过仿真实验证明了该算法的可行性。采用独立的激光干涉仪验证系统在大尺寸范围内的测量精度,当测量点分布在距系统坐标系原点[7. 0 m,8. 3 m]区间内,两组实验误差均分布在[-9. 5μm,4. 6μm]区间内,结果表明所提出自标定算法可显著提高大尺寸空间坐标测量精度。

长导轨直线度分段测量拼接方法研究

激光干涉仪测量超长导轨直线度时,因导轨长度超出干涉仪直线度测量范围,需分段测量后拼接,测量数据易受噪声和激光漂移等因素影响,导致拼接可能引入较大误差。通过分析拼接过程中的影响因素,结合长导轨结构特性,提出了一种将拼接公共点分布在相邻两节子导轨上,利用相邻两节子导轨夹角的稳定特性来实现长导轨直线度拼接的方法。通过仿真与实验,对比了30 m范围内的直接测量法与坐标变换拼接法的测量结果,2种方法的直线度结果相差<10μm,表明所提出的方法能有效减小拼接误差。将此方法应用于72 m导轨的直线度测量,并与电子水平仪测量方法比较,2种方法结果相差10μm,表明所提出的方法可实现高精度的直线度拼接。

基于激光散斑角度相关法表面粗糙度测量

为了完成对精密机械表面粗糙度的精确测量,基于远场角度散斑强度的相关理论,采用激光散斑方法设计了表面粗糙度测量的实验光路。在实验光路中,将平面镜与待测粗糙表面固锁在一起,当转动待测粗糙表面时,平面镜与分束镜、接收屏组成了测量转动角度的光指针,提高了转动角度的测量准确度。在数据处理中,提出了基于MATLAB软件的角度散斑相关度峰值的计算方法,简化了测量步骤,提高了测量速度,进而利用相关度峰值计算求得表面粗糙度。利用设计和组建的系统对平铣表面粗糙度标准模块的表面粗糙度进行了实际测量,并对测量结果与标准样块的标称值进行比较,取得了较高的测量准确度。结果表明,此研究验证了激光散斑方法测量表面粗糙度的可行性,对进一步完善表面粗糙度的精密测量是有帮助的。

光纤陀螺一维惯性角度测量误差标定技术研究

针对光纤陀螺的一维惯性角度测量系统长期工作时产生较大的随时间累积误差,提出了一种新型角度测量误差的实时标定方法。此方法基于光学三角法测距的原理,利用2个激光位移传感器测量的位移实现角度的实时测量,在高精度转台上对测试系统进行了实验验证,通过最小二乘拟合法对误差进行了补偿。实验结果表明,该系统的角度测量范围±10°,角度测量精度±0.005°,为光纤陀螺在长时间角度测量方面提供了角度基准。该标定技术使用非接触光学测量方法,对被测物体表面无损伤。

基于改进的角度偏差法算法的激光测量数据精简

针对激光测量的点云数据过大而导致计算机的运行速度缓慢和资源浪费等问题,在角度偏差法存在缺陷的基础上,提出将点曲率、角度和距离相结合的角度距离法对激光测量数据进行精简。该方法将点曲率变化与角度阈值变成一个能依据数据点曲率大小的调整自身数据大小的函数,并联合最小距离法设定距离阈值,对大于阈值的数据点保留。实验结果表明,该方法能有效保留曲率值大的点,防止出现断点,且在精简效果上,精度与精简数据都优于角度偏差法的。

基于激光干涉法的大型工件内径测量系统设计

当利用激光干涉法对大型工件进行现场测量时,需铺设长行程直线导轨,导致测量系统结构复杂;为解决该问题,采用模块化接杆式结构的可伸缩测量臂,设计了一套基于激光干涉位移测量的大型工件内径测量系统。该系统由位移测量模块、旋转驱动模块和数据获取与处理模块三部分组成;位移测量模块的测量臂采用双支撑外径递减式结构,有效减少了大尺寸测量时的弯曲变形;采用Pratt法与LM法相结合的融合法进行最小二乘法圆拟合,精确得到被测工件半径和圆度等参数。对研制系统装置进行了定心实验、系统静态稳定性实验、实际工件内径测量及重复性实验等,重复性测量实验测得同一圆周的半径和圆度标准偏差分别为17.60、25.48μm,不同圆周的半径和圆度标准偏差在几十微米内波动,符合测量工件的加工精度。结果表明该系统可应用于大型工件的现场测量,可有效检测和评估工件内径和圆度等参数。

测距测角对激光跟踪仪精度影响的实验与分析

激光跟踪仪是高精度测量领域用于位置测量的主力仪器,其测量精度主要受到角度和距离测量误差影响。本文以FAROXI跟踪仪和CCR1.5″反射镜为例,介绍了测距、水平角和垂直角对激光跟踪仪精度影响的实验方案,并对实验结果进行了分析。结果表明:激光跟踪仪测距精度较高,与干涉仪的差值均方根仅为4.3μm,水平角测量误差随着距离的增大增加,垂直角测量误差随着角度的增大增加。

电磁振动台角运动分量测量方法

电磁振动台一般产生垂直于其台面的线运动,同时在其主运动分量也会耦合有其他方向的线运动或角运动分量,它们一般比较小。当采用电磁振动台进行陀螺线振动试验时,振动台产生的陀螺敏感轴方向角运动分量会使陀螺产生输出,因而需要对其进行测量。提出了振动台线振动耦合的角运动分量的一种测量方法,从理论上分析了该方法的可行性,并对测量不确定度进行了分析。采用激光干涉仪进行测量的结果表明所提出的方法是有效的。

浅析Renishaw激光干涉仪对数控机床直线位置精度的检测

本文主要介绍了如何利用新型Renishaw XL-80激光干涉仪更加准确可靠地检测和验证数控机床直线位置精度。通过介绍Renishaw XL-80激光干涉仪及其测量基本原理、测量的基本条件,有效地减少外界因素对数控机床检测误差的影响。根据实际使用经验,提出了利用激光干涉仪检测数控机床直线位置精度的具体检测方法及注意事项,确保准确、可靠、快速检测。

基于Renishaw激光干涉仪的数控机床摆动轴位置精度的测量与分析

文中主要介绍了如何利用Renishaw XL-80激光干涉仪和XR20-W回转轴校准装置,结合摆动轴转台实际结构和安装形式对旋转位置精度进行准确的测量与分析。通过对摆动轴测量基本方法和条件的介绍,特别是深入解析了摆动轴直接工装法和偏置测量法的试验步骤和关键点,有效降低了环境条件和检测系统误差对摆动轴转台位置精度准确性的影响,从而使摆动轴转台得到更精准的测量数据和误差分析,提高数控机床中摆动轴转台的位置精度。

新型高精度绝对重力仪

精密测量地球表面的重力加速度(g,常用值9.81 m/s^2)是探测地球重力场的重要途径,已广泛应用于计量、测绘、地质、地震与资源勘探等领域.随着我国"2000国家重力基本网"和"中国地壳运动观测网络"的建成,对高精度绝对重力测量的需求日益增加.为深入研究现有绝对重力测量技术可能存在的系统误差,并满足国内多个领域对高精度绝对重力仪的迫切需求,自主研制T-1型可搬运式高精度绝对重力仪样机,采用经典的真空自由落体方案,通过激光干涉测量和数据拟合方法获得重力加速度值.T-l型绝对重力仪主要包括以下几部分:高真空度自由落体装置、小型化激光干涉测量装置、超低频垂直隔振系统、高速信号采集系统、仪器控制与数据处理系统.绝对重力测量的长度基准为稳频He-Ne激光器,时间基准为铷原子钟,这两项现有基准的测量不确定度都优于1×10^(-9).测试结果表明,T-1型绝对重力仪在12 h内重力测值的标准差可优于1μGal(1μGal=10^(-8)m/s^2),测量结果的复现性优于3μGal,可实现微伽量级不确定度的精密重力测量,有望在我国多个关键领域发挥重要应用.