双矢量定姿在煤矿掘进机姿态测量中的应用

针对现有巷道掘进机的姿态测量手段中普遍存在的高成本和误差累积等问题,文中提出了一种基于双矢量定姿原理的姿态测量算法。通过在巷道掘进环境中分别对重力矢量和光矢量进行构建与感知,利用惯性倾角测量和双目视觉测量技术,基于矢量元素分别在导航坐标系和掘进机载体坐标系中的数学表达,可实现掘进机载体坐标系相对于巷道导航坐标系的姿态解算。利用倾斜仪和双目相机组成的测量装置对指示激光和重力矢量进行测量,结合双矢量定姿算法即可完成掘进机机身的姿态解算。文中设计了静态重复性精度测量实验,结果表明该方法的姿态角重复性测量精度为0.0662°。利用蒙特卡洛方法对可能会引入的误差源进行仿真分析,结果表明误差对方位角、俯仰角以及滚转角的影响分别为0.7864°、0.4548°和0.4765°。

角接触球轴承凸出量光学精密测量方法研究

角接触球轴承凸出量是轴向预载荷作用下轴承内外圈同一端面的距离,是精密角接触球轴承配对使用的依据。为实现角接触球轴承凸出量快速精密测量,提出了一种光学精密测量方法并研制了测量装置。通过更换不同尺寸轴承定位爪,可实现7208C、7208AC、7308B、7408B轴承凸出量的测量。分析了轴承套圈和滚子之间的赫兹接触,揭示了轴承凸出量变化量与轴向载荷之间的关系,轴承凸出量变化趋势随轴向载荷增加而变缓,逐渐趋向于线性相关。基于有限单元法对测量装置的机架和内圈驱动分别进行变形分析和简谐振动分析,优化后传感器测头振动幅值减小到0.029μm。以7008C(P2)为试验轴承,进行轴承凸出量测量试验。验证结果表明,其测量精度达到0.5μm,实测样件偏差小于0.2μm。

圆柱体工件外径非接触测量及误差分析

对于大尺寸的圆柱体工件,传统测量方法难以同时兼顾精度与效率,测量过程中误差的累积也使得结果可靠性下降。为此,基于空间分析几何理论,提出了一种新的测量方法,以实现圆柱体工件的外径测量。通过该方法,测量系统将激光传感器和高精度位移台结合,获得被测件的虚拟轴线,最后,实现具有补偿同轴度误差的大型圆柱体工件非接触式测量。该系统经实验验证后具有较高测量精度和测量效率,测量精度达到4.96μm。

基于多因素作用的修形摆线针轮传动机构接触分析

摆线针轮传动机构是RV减速器最为关键的部分,摆线轮和针轮接触的静态和动态分析是研究摆线针轮传动的基础。基于赫兹接触理论和摆线针轮啮合原理,针对摆线全齿接触的特点,研究了摆线针轮静态和动态情况下的啮合特点及规律。在考虑针齿半径误差和针齿安装误差的情况下,应用正交试验的方法研究相同初始间隙下不同修形参数对摆线针轮啮合接触特征的影响,得出接触状态下角传动误差和最大接触载荷的发展规律。结果表明:针齿的半径误差和位置误差对于同等初始间隙下的角传动误差为非关键影响因素;在同等初始间隙下,当存在针齿半径和位置误差时,对接触载荷影响程度依次是:针齿半径误差>针齿径向误差>针齿角度误差。

基于图像智能识别的中小河流流量监测系统应用研究

基于机器视觉智能算法自动提取分析水流天然示踪物运动要素信息,研制天然河道流量监测系统,并在浙江临安桥东村水文站开展比测实验研究。提出运用“单宽流量比较法”确定代表性测点流速的权重,在测点流速稳定性分析的基础上优选代表性测点流速,合成指标流速并开展推流和误差分析。实验期白天时段中,测站高水期图像法测流系统误差-1.93%,随机不确定度25.8%。夜晚时段各水位级误差指标较白天总体偏大,高水期系统误差-4.63%,随机不确定度16.3%。研究显示,现阶段图像法测流可作为中高水期流量测验的辅助手段,该方法应用于全天候环境还须进一步探索,测量精度亦需提高。

非接触式扫描反射镜转角测量系统

为了提高扫描反射镜转角检测系统的测角范围,建立了基于一字线激光器和线阵CCD的高精度非接触式扫描镜角度检测系统。介绍了检测系统的结构和工作原理,该系统根据激光光斑在CCD上的位置计算扫描反射镜的转角,并利用特殊设计的阵列反射镜增大测角范围。为了降低对加工及装调精度的要求,对系统进行了误差分析,给出了采用多项式拟合法进行角度测量的理论依据。讨论了影响系统检测精度的一系列误差源,计算了系统测量的总误差。最后进行了相关的测量实验。实验结果表明:系统的检测系统分辨率为2.5″,测角范围为11°,测角精度可达3″,可以满足扫描反射镜对角度测量系统提出的高精度、非接触、大测角范围的要求。

开关触点接触电阻动态测量方法研究

针对动态条件下开关触点接触电阻测量困难、工业环境下高频噪声和高斯白噪声的影响大等问题,研究了一种谐波分析测量及交流比较相结合的开关触点接触电阻测量方法,并将该方法应用于开关动态测试仪上。采用交流比较法能够有效提高信号的信噪比,消除了零点漂移及温度漂移;采用谐波分析法对接触电阻数据进行处理,能够滤除A/D产生的量化噪声,减小了工业环境下的高频噪声及高斯白噪声对测量的干扰。MATLAB仿真实验获得理想的测量效果。最后在开关动态测试仪上进行了动态实验,从而验证该方法的有效性与科学性。

重合度对齿轮传动啮合效率的影响研究

文章针对齿轮瞬时啮合效率的求解和考虑重合度因素的齿轮啮合效率公式等问题进行了研究,通过反渐开线方程建立瞬时啮合效率的迭代公式;利用Tikhonov正则化方法处理关于齿轮啮合效率的不适定问题,进而研究多项式函数拟合周期函数的估计误差,验证效率目标函数的精确度;最后通过效率试验,并考虑齿轮重合度的影响因素,提出齿轮啮合效率公式,进行误差分析加以验证。通过齿轮效率试验结果验证了齿轮啮合效率公式的准确性,从理论上量化了重合度对齿轮啮合效率的影响。

光谱共焦传感器校准方法对比分析

主要对光谱共焦传感器的校准时的误差进行研究.分别利用激光干涉仪与高精度测长机对光谱共焦传感器进行测量,用球面测头保证光谱共焦传感器的光路位于测头中心,以保证光谱共焦传感器的在测量时的安装精度,然后更换平面侧头,对光谱共焦传感器进行校准.用最小二乘法对测量数据进行处理,得到测量数据的非线性误差.结果表明:高精度测长机校准时的非线性误差为0.030%,激光干涉仪校准时的分析线性误差为0.038%.利用最小二乘法进行数据处理及非线性误差的计算,减小校准时产生的同轴度误差及光谱共焦传感器的系统误差,提高对光谱共焦传感器的校准精度.

冷镜式露点仪动态测量误差的实验与分析

冷镜式露点仪静态测量准确度相对较高,虽然常常被业界用作测量空气湿度的标准器,但是如果使用不当,其动态测量误差可能超乎想象,甚至不可接受。本文通过实验方法,对MICHELL Optidew Vision冷镜式露点仪在检定室和野外环境中获取的测量数据进行统计分析,结果表明,与传统的数字式干湿表测量湿度方法相比,冷镜式露点仪动态测量误差比静态测量误差显著偏大。充分说明了在湿度变化快的环境里测量空气湿度,使用冷镜式露点仪是不太合适的。这些实践经验可以为从事湿度测量和计量检定的业务人员提供非常有益的参考。

轮对参数接触式检测的试验研究

介绍了近年来国内外关于铁路轮对几何参数检测的现状。提出了一种并联式伸缩机构作为传感器执行机构、定长测量臂的磁性滚轮扫描测量轮辋尺寸的接触式检测方案。分析了试验检测系统的测量原理及其误差,并用轮辋模板作了试验研究。

彩色光谱共焦传感器误差溯源及其校准方法分析

针对国内光谱共焦传感器校准方法不统一、计量特性难以比较等问题,提出3种基于精密标准器的光谱共焦传感器校准方法,并基于此开展校准和计量特性评定。分别采用精密位移台、高精度测长仪与激光干涉仪3种标准器对光谱共焦传感器的基本误差、线性度、重复性、回程误差等参数进行校准,3种方法所测某种光谱共焦传感器的最大误差分别为2.76,3.40,1.17μm,线性度分别为0.689%,0.850%,0.293%,重复性分别为1.463,1.324,0.787μm,回程(迟滞)误差为0.51μm。校准结果表明:所提出的3种计量特性校准方法是有效的,光谱共焦位移传感器计量特性满足使用要求,其中,激光干涉校准法精度最高且可靠。研究成果有助于提高彩色光谱共焦位移传感器校准效率和可靠性,并为大尺寸玻璃平面度的高精度测量提供坚实的技术支撑。

自愈光学电流互感器现场运行稳定性试验

从互感器误差校验、电能计量统计和电能计量系统整体校验3个方面对光学电流互感器的现场运行性能进行客观评价。投运前和运行中期的误差校验数据显示,变差小于0.1%,满足0.2S级要求。建立2套独立计量系统,在实际现场运行条件下进行长期数据比对,反映数字电能计量系统在各种环境因素影响下的长期运行稳定性。通过对数字电能计量系统的整体校验,在额定功率条件下不确定度达到9.0×10-5,置信概率达到97.15%,系统综合误差为1.013%,满足规程要求。

煤矿井下巷道贯通测量技术及其精度控制——以某矿井为例

贯通工程的质量,直接影响到整个矿井的建设、安全生产和其所产生的经济效益。为了加快矿井的建设速度、缩短建井周期,采用新型瑞士莱卡全站仪(设备型号:TC402),对某煤矿井下-220水平西大巷进行贯通测量。对贯通工程中的所得数据进行处理,确定了贯通测量允许的偏差值,分析造成贯通精度的误差和减低误差的措施。在巷道贯通测量工作完成之后,对新老导线按等权进行了平差处理,保证了误差预计和实测数据处理的准确性。

高精度曲轴轴颈同步测量及误差分析研究

针对曲轴轴颈检测中高精度和高效率的难点,提出了一种接触式曲轴轴颈同步检测方法。根据曲轴主轴颈和连杆颈在运转时的不同运动状态,分别设计了主轴颈测量模块和连杆颈随动式测量模块,实现在一次装夹下完成对曲轴主轴颈和连杆颈的同步采样和数据计算,从而提高测量效率,减少误差来源。对该测量方法中的测量模型进行分析,主要针对回转轴线偏移和曲轴主轴线偏移的误差,分析其误差对最终测量结果的影响并提出误差补偿方案。最终将测量样机和三坐标测量仪的测量结果比对发现,该测量方案的测量结果误差均小于0.015 mm,GR&R均小于10%,测量精确度和重复性高。

轮对外形非接触式自动测量系统研究

提出了一种全新的测量轮对外形尺寸的方案,即采用车轴基准探尺测定轮对的轴线,以并联式机构和旋转测头作为传感器的执行机构,扫描轮辋断面的轮廓线,由此计算出轮对的相关外形参数。分析了该机构中各单一因素对测量误差的影响,得出了误差补偿的依据。借助虚拟仪器的思想,结合计算机控制,完成了测量系统的电气部分设计。通过电涡流传感器非接触式扫描测量试验,进一步证明了该测量系统的可行性。

飞行器模型质量特性参数一体化测量装置研究

质量特性参数是飞行器的重要基础参数,为实现大型飞行器模型质量特性参数的高精度测量,提出了一种将四点法和动力法相结合测量飞行器模型质量、质心、质偏、转动惯量的方法,阐述了各质量特性参数的测量原理,对测量结果进行误差分析,并研制了大型飞行器模型质量特性参数一体化测量装置,该装置能一次装夹测量所有物理参数。实验表明:该测量方法精度高,装置具有装卡工序少、操作方便效率高、稳定性好等优点。

角接触球轴承沟位置误差分析及控制

从角接触球轴承的生产实际出发,分析了影响轴承沟位置尺寸的主要工艺因素,结合设计理论分析了沟位置尺寸偏差对轴承凸出量、装配高、径向游隙、轴向游隙、角度游隙和原始接触角等方面的影响,最后给出了保证轴承沟位置尺寸精度的有效工艺措施。

双层滚珠轴承的载荷分布研究

针对双层滚珠轴承载荷分布问题进行了研究。由于传统理论计算方法中关于刚性套圈的假设和Hertz接触理论半无限空间的边界条件并不完全符合实际情况,因此计算结果与实际情况有一定的误差。基于有限元分析方法,提出了对滚珠进行映射网格划分以及对接触区域网格进行局部加密的方法,分析了在一定载荷作用下滚珠与套圈沟道的接触应力以及弹性变形,并将有限元法分析结果与Hertz理论求解结果进行了比较,最后对计算结果进行了实验验证。

振动信号数值积分分析及积分误差分离方法研究

利用加速度传感器可以测试振动的加速度信号,再通过数值积分方法可以获得振动速度、位移,但随着测试时间增加数值积分存在积分误差迅速增大问题,致使速度、位移信号严重偏离实际结果。对数值积分误差进行分析,设计一种基于经验模态分解(EMD)的积分误差分离方法,可以有效解决这类问题,通过仿真和实验验证了本方法的有效性。