ERROR COMPENSATION OF COORDINATE MEASURING MACHINES WITH LOW STIFFNESS

A technique for compensating the errors of coordinate measuring machines (CMMs) with low stiffness is proposed. Some additional items related with the force deformation are introduced to the error compensation aquations. The research was carried on a moving colunm horizontal arm CMM. Experimental results show that both the effects of systematic components of error motions and force deformations are greatly reduced, which shows the effectiveness of proposed technique.

五轴数控机床在机测量探头补偿技术研究

针对五轴数控机床在机测量技术中探头半径补偿中误差较大的问题,建立了探头半径补偿的数学模型,分析了在其测量过程中的预行程误差以及位姿误差等影响因素,采用微平面算法与探头测量出的结果相结合的方法拟合计算出补偿半径,实验证明,该算法对于探头半径补偿精度有着显著的提升,为在机测量软件的开发奠定了基础。

整体叶盘叶片型面高精度六轴检测与误差补偿方法研究

为提高三坐标测量机对整体叶盘的测量效率和精度,解决大尺寸整体叶盘超出测量机量程等问题,构建了基于三坐标测量机和高精度转台的六轴测量系统。依据空间坐标变换原理建立了转台坐标系与叶盘工件坐标系的数学模型,提出了一种整体叶盘不同叶片坐标系随转台旋转后的空间误差补偿方法。检测结果表明,在保证每个叶片型面参数测量精度满足工艺要求的前提下,测量效率平均提高了28.22%。对比未配置转台的测量数据,新的六轴测量系统测量水平整体叶盘叶片型面轮廓对比误差基本在0.008 mm以内,最大对比误差小于0.015 mm,比测量倾斜整体叶盘的误差更小且更稳定。

三坐标测量机动态误差研究分析

现代制造业的发展对三坐标测量机提出了更高的速度和精度要求。高速三坐标测量机已成为测量机发展的一个重要趋势,但测量机速度的提高使动态误差成为了影响测量机精度的主要因素。阐明了三坐标测量机动态误差的概念,分析了测量机的主要动态误差源,并对国内外各种减小动态误差影响的技术进行了较全面的分析。

关节臂式坐标测量机角度传感器偏心参数辨识

对关节臂式坐标测量机中圆光栅角度传感器分度盘安装存在的偏心误差进行修正,可以有效提高测量机的测量精度。为了实现坐标测量机动态、实时的现场标校,建立了一种六自由度关节臂式坐标测量机的坐标系统,分析了圆光栅分度盘的安装偏心对角度测量的影响,推导了由于偏心引起的测量误差及其修正公式。分析表明,较小的安装偏心便会引起较大的角度测量偏差。以测量机的单点重复测量精度为目标函数,提出了一种基于模拟退火算法的角度传感器偏心参数辨识方法,并将其用于测量机关节圆光栅12个偏心参数的辨识和修正,实验结果表明,修正之后测量机的重复测量精度提高了11.3%。

基于步距规的坐标测量机的误差补偿方法

数值误差补偿是提高三坐标测量机测量精度的经济而有效的手段。利用步距规在测量空间的不同位置与几何误差的数学关系,提出一种基于步距规的三坐标测量机的误差分析方法,得出三坐标测量机的定位误差、角摆误差、垂直度误差和直线度误差,并在三坐标测量机上进行了误差补偿实验,验证了该方法的有效性。该方法对机床导轨的几何误差分析也同样适用。

基于RBF神经网络的关节转角误差补偿

关节转角误差对关节臂式坐标测量机的精度有非常重要的影响,影响关节转角误差的因素众多,难以用准确的数学模型来描述,为此提出一种采用三坐标测量机标定关节转角误差、基于径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络进行关节转角误差补偿的方法。应用该方法对关节臂式坐标测量机6个关节的转角误差进行离散标定,标定数据训练各关节的RBF神经网络,使用经过训练的RBF神经网络分别对6个关节进行转角误差补偿。试验结果表明经过补偿后关节转角精度提高了约两个数量级,基于RBF神经网络的补偿效果优于正弦函数补偿模型,且其适用范围更广,具有很强的工程应用价值。

关节臂式坐标测量机测量力误差分析及补偿

针对接触测量力对关节臂式坐标测量机(AACMM)测量精度的影响展开研究。对测量力引起的长度测量误差进行理论和实验分析,得到测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形是影响关节臂式坐标测量机测头精度的主要因素。建立了关节臂式坐标测量机测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形的数学模型,并对测量结果进行了测量力误差补偿。实验结果研究表明,测量力引起的误差对接触式关节臂式坐标测量机测量精度影响很大。通过本研究成果,可在很大程度上补偿测量力引起的误差:平均长度测量误差降低82%左右,最大误差降低约47μm,有效地提高了关节臂式坐标测量机的测量精度。

三坐标测量机测头的测球半径补偿误差的计算

介绍了三坐标测量机的发展与测量头的分类 ,结合实例重点分析了触发式测头的测球半径补偿误差的产生原因。

数控机床误差补偿技术及应用测头系统──误差分析和补偿技术

在机测量是机床加工过程质量监控的重要手段。文章对触发式测头的结构、测量原理、测头系统和测量过程中的误差源进行分析和处理，给出误差补偿和控制措施，以提高测量精度。该技术对推广和应用在机测量技术有重要意义。

三坐标测量机动态误差补偿的研究

本文研究了三坐标测量机在高速测量过程中的动态误差。针对一移动桥式三坐标测量机，分析了其动态误差的产生原因，建立了动态误差的数学模型，对动态误差进行了全面的测量和补偿。实验证明动态误差具有一定的重复性，可用软件补偿，从而提高三坐标测量机快速测量的精度。

便携式三坐标测量臂校准和误差补偿

本文提出了用高精度正交三坐标测量机作为空间位置基准,校准便携式三坐标测量臂空间位置误差的方法。采用Denavit-Hartenbeng方法建立了测量臂的测量方程及误差模型。测量臂给出其工作空间内三维坐标位置的测量值与三坐标测量机提供的标准值,分别代入测量臂的误差模型,以误差模型的计算结果作为补偿量,建立误差数据库,直接对测量臂空间位置误差进行校准和误差补偿。利用海克斯康G9128三坐标测量机对FARO便携式三坐标测量臂校准和误差补偿进行了实验研究,并对误差补偿前后实验结果进行了分析与讨论。研究结果表明该方法可有效、快速地对便携式三坐标测量臂空间位置误差进行校准和补偿。

光学加工过程中高次非球面的三坐标测量数据处理

三坐标轮廓检测是大口径高次非球面确定性加工过程中的主要面形测量手段。由于原始三坐标数据包含较大的检测误差,无法直接应用于加工过程,本文提出了一组数据处理算法对误差进行全面去除。首先,对获取的检测数据采用基于球心曲面重建的测头半径补偿算法进行测头半径误差补偿,然后对补偿后数据进行坐标系旋转平移误差去除,最后对提取的检测面形残差进行基于KNN的残差噪点过滤。其中,提出的基于球心曲面重建的测头半径补偿算法通过引入一个高精度的测头球心包络面拟合模型,来计算各检测点的测头半径补偿向量,仿真实验证明:算法补偿精度达到RMS<4 nm;提出的基于KNN的残差噪点过滤算法,通过采用插值方法提高样本空间密度和优化噪声度量值的计算,提高了噪点的识别敏感度并实现了噪点的自动化去除。最终根据整个误差清理算法构建了检测点云处理软件,应用实践表明其有效提高了镜面加工过程中检测点云的数据处理精度和效率。

自由型曲面的测量与重建

采用双三次参数 Ｂ 样条和最小二乘法拟合三坐标测量机测头中心轨迹曲面，通过测头半径的三维补偿，生成和重建被测自由曲面。本文方法无需要求采样点有序化和被测面边界的切矢和扭矢为已知，其曲面生成精度高，适用于三坐标测量机上自由曲面的快速、精密测量和重建。

平行双关节坐标测量机圆光栅测角误差补偿技术

该文探讨了一种三自由度(DOF)平行双关节坐标测量机的测量原理和测量模型。分析了该测量机上的圆光栅测角误差对测量机测量精度的影响,给出了测角误差的补偿公式,利用该公式优化了测量机的测量模型。采用标准多面棱体和光电自准直仪对2个圆光栅的测角误差进行实验检定,并对测角误差修正前后的平行双关节坐标测量机测量精度进行了实验比对。结果表明,测量的极限偏差由0.033 mm降至0.015 mm,而标准差由0.0141 mm降为0.0061 mm,说明修正2个圆光栅的测角误差可大幅提高该测量机的测量精度。

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．

激光三角法扫描测头特性的研究

在分析了激光三角法位移测量原理的基础上 ,以 LB- 1 2型激光三角法位移传感器为实例 ,研究了激光三角法位移传感器的使用特性 ,补偿非线性误差、倾斜角误差 ,提高了测量精度 ,使其能够作为非接触式扫描测头用在三坐标测量机上 。

光学非球面三坐标测量中的像散补偿

利用三坐标测量仪在光学非球面镜研磨与粗抛阶段进行面形检测时,测量结果常由于补偿程序不完善而出现像散误差。本文分析了非球面三坐标测量得到的数据,指出测量结果中出现像散误差是测头半径补偿不准确所致。然后,提出了一种离线数据处理方法对测量数据进行补偿来消除像散误差。该方法通过计算网格排列的测头中心点行和列方向的切向量得出曲面上每个点的法向矢量;根据测头半径计算出测头球心到接触点的偏移量,从而实现三坐标测量仪的三维测头半径补偿。球面样板实验显示这种方法可以将该样板测量中的像散峰谷值(PV)由4.921 9μm减小到0.065 2μm,基本消除了测量结果中的像散误差,提高了三坐标测量结果的准确度。实验结果验证了提出的三维测头半径补偿程序的有效性。

θFXZ型测量机力变形误差分析

根据某θFXZ型特定结构测量机,研究其静力及动力变形误差的系统分析方法.在建立测量机非刚体数学模型的基础上,求解测量机由于力变形带来的测量误差值,并用激光干涉仪对测量机静力及动力状态下的误差分别进行了测量.利用所建立的数学模型对测量机存在的静力变形带来的测量误差进行补偿,使立柱在水平方向的偏摆带来的最大测量误差由补偿前的10.2.μm减小到1.0,μm.实验得到的动力状态变形结果可以用于测量机力变形误差补偿技术的进一步研究.

基于热变形反馈信息的三坐标测量机误差建模与补偿

研究以三坐标测量机的温度场和热变形反馈信息作为控制变量，用自适应共振网络ＡＲＴ２模型 识别热变形特征点，建立测量空间内综合热变形效应的坐标测量误差补偿神经网络模型，以 ＶＩＶＡ８６０型三坐标测量机为例，对环境温度１５～２５ ℃范围内综合热效应坐标测量误差建模补 偿进行一系列试验研究。研究结果表明：综合利用热变形特征信息和温度场特征信息进行综 合热效应坐标测量误差建模补偿，可使三坐标测量机的热态精度提高４倍以上。这些研究， 开辟了三坐标测量机综合热效应坐标测量误差补偿技术工程应用的新途径。