触发式测头在机标定方法研究

触发式测头是触发式在机测量系统的重要组成部分,对测头进行有效标定可以提高在机测量精度。触发式测头在机标定包括测头预行程误差标定和测头空间位置标定,为剥离测量系统空间误差,基于齐次坐标变换建立测量系统空间误差模型,在此基础上提出了利用标准球进行标定的触发式测头预行程误差标定方法和测头空间位置标定方法。对基于金刚石车床的触发式在机测量系统进行测头标定,利用在机测量系统对平面、柱面与球面特征进行在机测量,测量结果验证了标定方法的有效性。

基于误差隔离的触发式测头预行程标定方法

触发式测头是在机测量系统的主要组成部分,其预行程会计入测量结果从而影响测量精度,因此有必要对其在实际工况下的预行程进行标定并补偿。在分析预行程产生原因的基础上,提出了一种全新的预行程定量标定方法,它通过在实际工况下检测探针与工件接触状况及接触时刻与测头触发时刻之间工件相对测头位移变化而标定出预行程,有效避免了机床伺服系统误差、机床几何及运动误差、探针测球圆度误差、标定体制造误差等因素对标定结果精确性的影响。标定了某高精密测头在实际工况下的预行程,并依据标定结果,完成了触发式测头预行程补偿实验。补偿结果表明,该标定方法实施简单、可行有效,标定精度高。

多传感器测量系统的联合标定

将坐标测量机与单目视觉测量系统组合起来,提出了一种触发式测头与视觉测头联合标定的方法。选用内孔径为4mm的光面环规作为标定件,并利用转台、精密滑台配合视觉系统进行环规成像面的调整;然后,利用视觉测量系统提取环规内孔圆心图像坐标,包括设置图像的感兴趣区(ROI)、二值化、形态学去噪、亚像素边缘检测和利用最小二乘法提取圆心的图像坐标。通过拟合内孔圆柱面找到轴线,并利用接触传感系统提取相同位置圆心仪器坐标下坐标;最后,采用最小二乘法求解相关方程,完成联合标定。试验验证显示,该标定方法的标定精度高于6μm,优于已有的标定方法,能够满足测量系统联合测量的精度需要。

原位检测系统中触发式测头的误差分析与补偿

在分析了原位检测系统中触发式测头误差来源的基础上,提出了自动调整测头偏心的方法,并用标定球对测头的实际作用半径进行了校准。同时,面向实际测量任务,提出了基于在线标定和双线性插值技术的逐点测头半径补偿方法,实验验证,所提出的半径补偿方法比商用软件提供的方法更准确,提高了测量结果的准确性。

基于模糊神经网络的接触式测头动态误差补偿

测头动态误差严重制约高精度坐标测量机发展,为此,提出基于模糊神经网络的测头动态误差补偿方法以提高测量精度.首先利用三坐标测量机测量标准球和标准环规得到训练样本和测试样本,然后分别使用训练样本和测试样本对接触式测头动态误差进行建模和补偿,最后与BP神经网络模型和静态误差模型进行比较试验.结果表明,经模糊神经网络模型补偿后误差从4.6μm减小至1.3μm,精度提升70%以上;模糊神经网络对测头动态误差具有更好的补偿效果和稳定性.证明模糊神经网络模型能够有效提高测头的动态测量精度.

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．

采用触发测头进行曲面自动跟踪测量

介绍触发测头的工作特点，并提出一种新的采用触发测头进行曲面自动跟踪测量的方法．该方法采集速度快、精度高，可以应用在数控机床上实现工件的数字化采集，尤其适用于薄壁易变形工件的数据采集．

三维触发式坐标测量机测头误差分析与性能实验

阐述了基于光纤布拉格光栅原理的三维触发式坐标测量机测头传感系统及控制箱设计方法,从机械结构、传感信号解调系统以及测量过程中逼近速度和逼近距离等几个角度分析了测头误差来源。根据测头的设计参数要求进行了测头的灵敏度、复位性和测力等性能实验,结果表明该测头单方向重复定位精度为20 nm,灵敏度为50 nm,测量力小于5 mN。

触发式测头在确定工件坐标系中的应用

以三坐标立式加工中心和触发式测头组成的加工中心在线检测系统为例,介绍了触发式测头在确定工件坐标系中的应用原理,由检测程序自动控制完成工件坐标系的设定。同时在MAKINO立式加工中心上进行实验验证,实验结果表明:触发式测头的应用,大大地缩短了机床的辅助时间,提高了生产率。

基于RBF神经网络的坐标测量机接触式测头动态误差建模研究

针对测量机接触式测头在动态测量过程中精度低这一问题，分析了测头的动态误差来源，并通过标准球的测量实验验证了影响测头动态测量精度的主要因素，其中逼近速率、测杆长度、测端直径是关键的3个影响因素。为了减小测头引起的动态测量误差，引入了RBF神经网络误差补偿模型，从而避免了传统误差模型中复杂的数学关系的推导。在Global Class 9158测量机上对标准球的测量数据建立了训练样本，并对标准环规的测量数据作为测试样本进行误差补偿。测试结果表明经过误差模型补偿修正后测量误差均值从3．5μm减小到1．3μm，并且模型稳定可靠。

提高触发式测头在机检测精度

在机检测是保证数控机床加工精度的有效手段。文章系统介绍了触发式测头测量系统的特点及其误差组成，阐述了对在机检测系统及其测量误差修正的技术，最后以实例说明了尺寸误差的反馈补偿的效果。

基于PVDF的三维纳米谐振触发测头及定位系统

微纳米三坐标测量机(Coordinate measuring machining,CMM)是目前微纳米三维测量领域的一个研究热点,针对微纳米CMM中三维纳米测头的研究瓶颈,提出一种与现有机械接触式测头和光学非接触式测头工作原理完全不同的、可达到纳米/亚纳米量级触发分辨力的新型谐振测头。利用聚偏氟乙烯(Poly vinylidene fluoride,PVDF)薄膜的压电特性和其谐振参数对微小作用力的高敏感性,PVDF薄膜与一体式光纤微测杆测球相结合构建成了基于PVDF薄膜的三维纳米谐振触发测头。该测头在z向以轻敲模式接触,在x、y向以摩擦模式接触。经过试验验证,由该测头与三维纳米定位平台、数据处理及反馈控制系统相结合构建成的三维谐振纳米触发定位系统在x、y、z三个方向的触发分辨力都达到了亚纳米量级,分别为0.12 nm、0.10 nm、0.12 nm;三维重复性误差分别为26 nm、36 nm、10 nm。试验结果证实了新型三维谐振测头及其系统的有效性。

接触触发式测头触发力的理论分析

对用于三坐标测量机及数控机床的接触触发式测头在触测发讯时的触发力进行了理论分析和计算,得出了触发力的大小与其结构参数之间的关系,从而为触发式测头的误差补偿提供了理论基础.

触发式测头全方位精密测量技术

本文对应用于数控机床及三坐标测量机的触发式测头的静态误差的成因、各向误差的变化规律及影响因素进行了分析，建立了其静态误差的数学模型，为进行全方位精密测量奠定基础。

对刀及工件测头在数控铣床上的应用

在南通XK5 0 2 5 /4数控铣床上使用触发式测头 (英国雷尼绍的OMP40工件测头和TS2 7R对刀测头 )实现工件定位和刀具的测量 ,进一步完善该铣床的功能 ,促进了加工的自动化。

数控机床在机检测中触发式测头误差变速补偿

针对机床触发式测头进行系统误差校正时,需要通过数控机床控制器进行计算,从而导致操作困难且精度不高的问题,提出了一种新的测头系统误差补偿方法。该方法可以通过修改该方向上的测量速度,来对给定方向上的测头预行程进行校正,从而显著降低测头的误差。由于可以离线计算所有测量速度,因此控制器无需进行任何运算。分别在实验室和真实在机测量环境中,使用三维触发式测头对所提方法进行了测试。研究结果表明:该方法能够通过误差变速补偿实现触发式测头在机测量,无需控制器的复杂计算并且将误差降低了大约10倍,测头的误差从16.8μm减小到1μm。

触发式测头矢量半径标定宏程序设计

在采用FANUC数控系统的立式加工中心上,利用标准环规,自主设计宏程序对雷尼绍OMP60红外触发式测头进行了圆周36等分半径矢量标定。并以标准环规圆心及半径的测量进行验证。结果表明通过半径矢量标定基本可以消除因触发方向不同而造成的测量误差,测量过程中测头安装偏心、预行程变化等影响均可剔除。

石英音叉三维谐振触发定位系统

为实现对微器件等三维测量时在三维方向上任意单点的高精度触发定位,提出一种新型三维谐振触发定位系统。以石英音叉作为微力传感器,与一体式光纤微测杆测球相结合,利用其谐振参数(谐振振幅、谐振频率/谐振相位)对微力的高敏感性构建三维谐振触发测头。将该测头与三维纳米定位台、反馈控制模块、信号处理电路结合,分别构成完整的振幅反馈和相位反馈三维谐振触发定位系统。工作时驱动石英音叉测头处于谐振状态,检测顶端测球与试样表面接触微力引起的振幅变化或频率变化。测头顶端测球与试样表面在Z向以轻敲模式接触,在X、Y向以摩擦模式接触。实验结果显示:系统在X、Y、Z 3个方向的触发分辨力分别达到0.17 nm、0.20 nm、0.18 nm;三维重复性误差分别达到37.0 nm、70.6 nm、41.0 nm。实验结果验证了提出的三维谐振触发定位系统纳米量级精确定位的可行性和有效性。

用触发式测头实现工件在线监控

以牙轮牙掌为例,研究了如何用触发式测头实现工件在线监控,并开发了相应的监控系统。实现了工件测量、数据处理、误差校正控制和加工一体化,大大提高了加工中心生产率和工件加工精度,降低了废品率。

一种在机检测触发式测头精度现场快速标定方法

通过改变探针长度、探测速度和探测角度等参数,测定一款国产在机检测用触发式测头的预行程误差并建立误差补偿数据表。针对触发式测头由于自身三脚支架结构导致各向异性明显的特点,提出一种“离线误差数据表”+“在线方位判定”相结合的现场测头三脚支架方位快速标定方法。经实验验证,该方法能有效提高测头精度,并且提高在机检测标定效率90%以上。