转台运动误差分离与角度优化技术研究

为了解决测量转台运动误差时存在的多种误差耦合问题,提出了一种基于多点法的运动误差分离方法。首先,通过分析转台在回转过程中多自由度误差的运动特性,提出了一种端面四点误差分离方法,在分离出测量盘下表面的平面度误差的同时,可完成倾斜误差和轴向误差的解耦。然后,建立了该方法的误差传递函数,采用麻雀算法(SSA)进行优化,寻找不同阶次下受谐波抑制影响最小的最优布置角,提高了误差解耦精度。最后,通过仿真与实验的方式对该方法进行验证。仿真结果表明,端面四点误差分离方法对轴向、倾斜误差的分离精度(相对误差)分别为1.934%和9.177%。实验结果表明,分离的运动误差与转台标定误差相符合,验证了该方法能够精确获得转台运动误差。

圆感应同步器系统误差的动态提取与补偿

由于采用圆感应同步器的光电转台系统的精度取决于圆感应同步器的角位置测量精度,故对圆感应同步器的系统误差进行了研究。分析了圆感应同步器系统误差的产生机理;使用相关的实验装置对圆感应同步器的系统误差进行了动态的定量测量;最后,结合数据处理和误差机理,确立了圆感应同步器的动态误差模型,并结合误差模型对圆感应同步器的输出信号进行补偿。对补偿方法进行了实验验证,结果显示:实验中使用的720极12位圆感应同步器的动态角度测量精度由补偿前的11.25″提高到了1.17″,角速度估计精度由修正前的0.72(°)/s提高到了0.09(°)/s。这些结果表明提出的动态误差补偿方法能够显著提高圆感应同步器的动态测量精度,满足光电转台指向控制系统的精度要求。

高分辨力光电轴角编码器分辨力和精度的检测

采用微动螺杆、斜面、正弦杠杆等四级缩小原理、产生标准的微量角，测量高分辨力光电轴角编码器的分辨力和细分误差，并用直接比较法测定编码器的测角精度和进行数据处理。

基于UKF的旋转式SINS大方位失准角初始对准方法

旋转调制自补偿技术可以调制惯性元件的常值误差,从而提高惯性导航系统的导航精度。出于实际工程应用需求,研究了旋转式SINS大方位失准角初始对准方法。以单轴旋转式SINS为例,给出了单轴旋转式SINS大方位失准角非线性误差模型;根据系统误差模型的非线性特性,利用简化Unscented卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter UKF)算法,设计了系统的大方位失准角初始对准算法。数字仿真实验结果表明:在相同条件下,提出的UKF算法在收敛速度与对准精度方面均优于EKF算法;系统试验验证结果表明,采用本文提出的初始对准方法,系统的水平对准精度优于0.1′,方位对准精度优于1.5′,证明本文提出的初始对准方法在工程应用中是有效、可行的。

悬吊结构体系摆振响应测试及非线性误差修正

为解决悬吊结构多种模式摆振运动状态的量测问题,采用基于加速度测量原理的倾角传感器,通过理论分析建立了由传感器加速度信号提取平动运动模式下结构摆角增益系数的计算公式,解决了结构平动运动模式的量测问题,并且经过非线性误差修正后可以提高测量精度。对于结构转动(或回转)运动模式,类似于平动摆振运动控制系统在转动中由于质量振子的线性位移与结构摆角速度耦合影响而导致控制失效的问题,此时基于加速度原理的倾角传感器也将失效,而需要采用陀螺仪测量回转运动摆振角速度,再通过积分计算结构摆角。最后,对悬吊结构体系在两种运动模式下的摆振运动状态测量进行了试验验证,结果充分证明了本文所提方法的有效性和可行性。此外,针对悬吊结构复杂的多模式平转耦联摆振状态测量,提出需要将倾角传感器与陀螺仪相结合的监测策略。

A/C轴双轴转台几何误差检测与补偿技术研究

A/C轴双轴转台是中、小规格五轴联动加工中心的核心功能部件。分析了A轴、C轴与工作台台面之间的五项几何误差,利用激光干涉仪与RX10回转基准分度器对A轴、C轴的分度误差进行检测与补偿,利用五轴数控系统对A轴轴线与C轴轴线之间的位置误差、A轴轴线与工作台台面之间的尺寸误差进行检测与补偿,并提出了一种即节省成本又能有效降低A轴轴线与C轴轴线之间角度误差的修正方法。

海德汉iTNC530数控系统在A/C轴双摆角铣头几何误差补偿中的应用

A/C轴双摆角铣头C轴轴线、A轴轴线与主轴轴线之间存在3个位置误差与3个角度误差,6个几何误差严重影响曲面零件的加工精度。通过百分表以及海德汉iTNC530数控系统可以补偿3个位置误差,而3个角度误差只能依靠提高零部件加工精度或采取若干调整措施才能予以解决。

逐次二角法在路面断面形状测量领域的应用

为解决现有路面测量方法不能兼顾准确、通用、低成本、便于携带的问题,开发了一种基于逐次二角法的路面形状测量系统。该系统通过距离旋转编码器测量行驶距离,角度旋转编码器测量前后连杆间夹角变化值,通过MATLAB进行数据处理。根据逐次二角法得到了被测路面的断面高程曲线。分析了逐次二角法测量的累积误差、倾角误差、采样间隔误差。该测量系统在实际测量中,测量坡度的相对误差为0.6%,测量圆弧半径的相对误差为0.5%;10m水泥路面的测量中,以水准仪测量的结果为基准,偏差小于3mm。

基于干涉原理的机床摆动式回转轴位置精度测量

摆动式回转轴线的角位置精度是五轴机床的关键精度参数之一,由于机床结构限制,采用传统的测量方法很难实现高效、准确的测量。以雷尼绍的带分度工作台的激光角度干涉仪为研究对象,在分析回转轴转角误差干涉法测量原理的基础上,采用同步控制回转轴及线性轴的运动方式,对其应用到摆动式回转轴角位置精度测量的工作原理及测量过程的关键技术进行了详细探讨,获得了典型摆动式回转轴位置精度测量过程中的运动关系模型。在某车铣复合中心的B轴上进行实验,并分析影响测量精度的主要因素,提出了控制措施的建议。结果表明该方法可作为通用方法,推广至其他同类型的激光角度干涉仪,用于测量多种结构五轴机床的回转轴角位置精度,可大幅度提高测量的便携性和高效性。

旋转惯导捷联算法

针对旋转惯导计算原理,分析了转台测角、测速误差对系统精度的影响。为确定其影响程度,将转台测角、测速误差等效为相应量值的陀螺仪漂移。理论计算和仿真结果表明,转台测量误差特别是测速误差对惯导系统造成较大的影响。提出改进的旋转惯导捷联算法,该算法在姿态更新和导航计算后引入转台转角信息而不涉及转速信息,从算法原理上消除了测速误差对系统精度的影响。

双角度编码器超精密转台测角误差校准

为了提高超精密角度计量转台的测量精度,对转台所用编码器分度误差与细分误差的校准展开研究。首先,介绍了转台的结构,设计了方便进行相互比对的双角度编码器测角系统并描述了其多读数头布置方式。然后,基于直接比较法与自校准法进行了双编码器分度误差的快速、高精度校准。最后,借助精密电容式位移传感器测量系统,利用比较法检测了两套编码器各读数头的单信号周期测量误差。校准结果显示采用双读数头均布的第一套编码器的分度误差为±0.27″,细分误差在±0.1″以内;基于四读数头均布方式进行测量的第二套编码器分度误差为±0.17″,细分误差在±0.2″以内;两套编码器的测量精度皆为亚角秒级。双编码器相互比对的校准方式有助于对转台的测角误差进行全面、准确地评估。

柔性轴在卫星光通信中的使用与优化设计

针对卫星光通信粗跟踪系统中机械轴存在空回、轴系摩擦、轴间隙的不足的问题,提出采用柔性轴支撑光端机的方案。首先介绍了采用柔性轴卫星光通信的原理;然后分析了柔铰工作方向的柔度、最小切割处应力特性;从关键点挠度出发推导了回转误差角表达式,并分析了回转误差角对捕获性能的影响;在柔性轴特性研究的基础上,采用遗传算法对柔性铰链进行了优化设计。设计结果为:柔性铰链工作方向柔度0.768 rad/N·m,最小切割处应力1.768e+8 Pa,回转误差角343μrad;最后采用有限元法对设计结果进行了验证,三项指标的相对误差均小于3.5%,证明设计是可靠的。研究内容可为采用柔性轴的卫星光通信系统设计提供一定参考。

高精度测角系统细分误差分析

本文介绍以圆感应同步器作为测角传感器，用鉴幅型开环数显系统进行相对测量的测角系统，该系统能在快速转动下动态测量方位角。文章对信号处理系统的基本原理及其一些重要环节作了简要说明。对该系统存在的细分误差，重点从理论上进行了分析并推导了幅值误差和相位误差。根据推导结论，提出了进行细分误差补偿的方法．最后着重描述了系数调节和相让补偿的设计方法。该方法用在所承担的研制任务中，经过试验证明，得到了令人满意的结果，达到了总体提出的高精度测角指标要求。

基于磁旋转编码器的角度传感器动态误差补偿方法

设计了一种基于磁旋转编码器的角度传感器,分析了该角度传感器产生动态误差的原因,提出了可减小动态误差方法。该方法能有效地补偿动态误差,使角度传感器在转速高、转速变化快的动态测量中测量误差小于0.1°。

多极施变凸极转子对精度的影响

根据多极旋变的磁路结构特点,分析了变压器状态下,凸极转子磁路不对称对精度的影响,论证了现结构多极变压器定子两相正交绕组间存在着固有互感,并在具体产品上对主要结论进行了试验验证。

定向钻井测斜仪的直线度对测量精度的影响

定向钻井测斜仪的直线度影响其测量精度。文章从误差基础理论出发,结合实际测试分析,得到测量误差变化规律,并引用正、余弦函数对误差进行校正。在条件允许时,可以通过最佳仪器短节的组合,尽可能使误差降低。

基于末端转角误差的并联机器人零点标定方法

针对一种4自由度高速并联机器人(Cross-Ⅳ机器人)的零点标定问题,提出了一种基于末端转角误差信息的快速零点标定方法.基于机器人的单支链闭环矢量方程,建立了零点误差全集与末端误差之间的映射模型.通过对误差传递矩阵的分解,在仅利用旋转编码器对末端转角误差进行测量的基础上,构建了该机器人的快速零点误差辨识模型.为进一步最大化测量效率及提高辨识矩阵的鲁棒性,提出了一种优化的测量点选择方案.通过仿真详细验证了该零点标定方法的鲁棒性与准确性.基于激光跟踪仪的验证实验表明,经标定后机器人末端位置误差降低至1.312mm,转角误差降低至0.202°,标定结果表明该零点标定方法简单、有效.