一种考虑对刀点的五轴数控机床几何精度预测方法

针对对刀点对机床精度的影响及对机床最终精度和性能的评价,提出了一种考虑对刀点的五轴数控机床几何精度预测与定量分析方法。该方法首先利用多体系统运动学理论,建立了基于NAS979斜置圆锥台的五轴数控机床运动方程。以此为基础,求解了基于对刀点的试件实际加工位置和数控加工指令,建立了五轴数控机床几何精度预测模型,预测了圆锥台圆度、同轴度和倾斜度等精度指标。然后,开展了五轴数控机床精度的仿真预测定量分析。圆锥台圆度、同轴度、倾斜度的预测值分别为0.029mm、Φ0.0654mm、0.0243mm,而圆锥台圆度、同轴度、倾斜度的标准公差要求值分别为0.100mm、Φ0.100mm、0.030mm。仿真结果表明,预测的圆锥台精度指标能够满足标准公差精度要求。最后,为了验证该方法的有效性性,开展了了斜置圆锥台的切削实验验证。圆锥台圆度、同轴度和倾斜度的测量最大值分别为0.0380mm、Φ0.0931mm和0.0282mm,最小值分别为0.0316mm、Φ0.0658mm和0.0246mm,测量均值分别为0.0356mm、Φ0.0805mm和0.0271mm。实验结果表明,测量均值与预测值非常吻合。因此,在新研制的数控机床精度检验与验收过程中,机床研制单位能利用该方法准确、快速、直观地评估机床精度和性能。     

法兰-螺栓联接对加速器对中装配同轴度的影响

针对直线感应加速器对中装配同轴度要求高的特点,考虑法兰、螺栓和密封垫相互作用,建立了加速器对中装配法兰－螺栓联接的三维有限元模型,分析了螺栓预紧力对加速器对中装配时同轴度的影响作用。水平面上的螺栓预紧力与其它螺栓预紧力的差异变化对组元轴线改变的影响最大,而处于竖直方向上的螺栓的预紧力差异对同轴度的影响较小。因此在实际装配中应更注意水平方向的螺栓预紧力的控制。研究结果为加速器对中装配同轴度提高提供依据。     

激光通信终端光学收发通道运动学支撑设计

光学收发通道是激光通信终端的核心模块,其发射和接收光轴同轴度是制约激光通信终端建链通信的关键指标,且易受外界影响.应用"运动学约束"原理提出了双脚架支撑系统作为光学收发通道"2-2-2"约束的具体实现形式.推导出了双脚架结构释放的四个自由度方向的柔度公式,进而确定了双脚架的关键结构参数.应用有限元方法对某激光通信终端光学收发通道在有安装误差和温度变化工况下发射和接收光轴同轴度变化进行了仿真分析.结果表明:温度变化4℃和安装误差为0.05 mm的工况下,发射和接收光轴同轴度的变化量均能够满足优于15″的指标要求.作为对比,法兰式收发通道温度变化4℃时的收发光轴同轴度变化为26.81″.为激光通信终端光学收发通道的设计提供了参考.     

光电系统光轴与机械轴同轴度测试方法

同轴度是光学系统的重要技术指标。目前比较先进的方法是利用激光准直方法测量同轴度,但其仅仅认为同轴度属于二维的范畴,忽略了其三维空间性,即在三维空间里水平与俯仰方向同轴度之间的相互影响。因此,提出一种基于三维空间建模的方法,对同轴度进行测试。首先,建立机械轴与光轴的空间关系模型;其次,定位光斑质心;再次,对获得的光斑图像坐标,进行圆轨迹拟合;最后,将光斑圆轨迹上的任一点坐标代入到光轴与机械轴的旋转模型,即可获得二者的同轴度。实验结果表明:俯仰偏转角度对水平偏转角度的影响不可忽略,该方法使水平方向的同轴度测量精度得到显著提高。此方法对于同轴度的评估具有十分重要的应用价值。     

喷管装配自动对准系统研究

针对目前喷管与发动机装配时需人工对准的问题,研究了一种基于CCD摄像机和电涡流传感器的自动对准系统,CCD摄像机与电涡流传感器以120°等间隔安装在检测环上,放置于喷管与发动机之间.根据各个测距传感器和摄像机的检测结果,推导出了平行度的计算公式,采用最小二乘法计算连接孔的中心坐标,以调整喷管和发动机的同轴度.自动对准后,喷管与发动机法兰面夹角小于0.01,°法兰连接孔中心偏差小于0.05 mm.     

电涡流式电缆偏心在线检测系统的研制

针对电缆生产中出现的电缆偏心检测问题,依据电涡流无损检测原理,利用AT89C52单片机和PC机,研制了电缆偏心在线检测系统．该系统可识别电缆线芯在绝缘层中周向24个方向上的位置信息,以此拟合出偏心量和偏心方向,在PC机显示器上以图文方式显示检测结果．静态实验表明,对于线径大于1mm的电缆,偏心量检测误差度达到0．05mm,满足了在线检测实时、准确的要求。     

高同轴度、非通孔的在线加工技术研究

立式机床,如数控铣床、加工中心等,在加工有高同轴度要求且非通透的孔时,加工难度大且精度难以保证;实现了在立式机床上对同轴非通孔高精度在线加工。利用先进的光电瞄准和检测技术、数据处理技术,以及自行设计的挠性结构三爪定心卡具和工作台,实现了对加工难度较高的非通孔的加工保证和实时检测,能够保证两非通孔的同轴度σ≤6.58μm。技术实现简单,稳定可靠,能够解决传统加工过程中测量困难、加工精度低等问题。     

激光照射器立靶测试中靶板识别方法

在激光照射器立靶测试系统中,针对外场环境背景复杂、对比度低等情况,导致动态靶板难以精确识别,提出一种基于小波变换的多尺度模板匹配识别动态靶板方法,采用小波变换和多尺度理论相结合的多层次搜索匹配策略,首先在图像分辨率最低层次进行粗匹配,剔除大量非匹配点,保留对应准匹配点;然后沿图像分辨率增大方向在准匹配点进行逐层局部匹配,直到匹配结束,精确识别出靶板的四个角特征目标区域,精确定位靶板角特征目标点.实验表明,该方法对动态靶板中心的测量精度达到0.4pixel,对激光照射器照射精度测试的研究有重要意义.     

径向跳动公差与同轴度公差的关系、取代及实施

径向跳动公差与同轴度公差是形位公差项目中常用的位置公差。它们有共同点，也有不同点，容易造成在应用上的混淆，以导致加工成本过高或检测不当给企业造成经济损失。结合图例和生产工艺论述了径向跳动公差与同轴度公差的关系、取代及工艺实施。     

基于视觉的远场激光光束质量的检测方法

介绍了一种远场激光光束质量的检测方法,可检测远场激光的光斑位置、光斑大小和光强分布。漫反射特性的靶板在远场接收激光,采用视觉系统以一定角度拍摄靶板图像,采用VC++编制软件对图像进行处理,得出检测参数。给出了系统的组成和图像处理算法,并进行了检测精度测试,光斑位置测量误差小于2 mm。实验结果表明,视觉系统不需要标定,测量方便,可在野外现场检测。     

大尺寸光学零件磁流变抛光的面形缺陷研究

针对大尺寸光学零件磁流变抛光中出现面形缺陷的产生原因和解决方法进行探讨.通过调整抛光头轴心与工件轴中心及摆臂轴心必须在同一直线,及调整磁场强度的工艺,研究了改善面形缺陷提高面形质量的实验方法.实验结果表明：对230mm的K9玻璃进行磁流变抛光,采用优化的磁流变抛光装置并将磁场控制电压减小到12V时,加工工件表面的面形P-V值由原来的0.730 2μm提高到了0.351 5μm.     

基于共面电容传感器的便携式预应力管道灌浆质量检测系统设计

预应力管道灌浆质量事关桥梁安危,因此,提出了一种基于共面电容传感器的预应力管道灌浆质量检测系统,能够检测预应力管道内灌浆分层状况.利用前期推导的平行共面电容传感器半解析方程确定了优化参数的共面电容传感器.基于相邻电容测量原理设计了数据采集单元、数据转换单元.为完善系统,设计了相应的系统控制单元与数据显示单元.依据近似理论,设计了系统验证试验,通过改变玻璃表面液膜厚度,利用设计的检测系统测量电容值变化,将测量结果与COMSOL仿真结果比较并进行误差分析与数据处理,最终完成系统误差评价.实验表明：系统测量平均相对误差9.5%,分辨率达到0.1 mm,能有效分辨预应力管道内灌浆分层情况.此外,检测系统(不包括传感器)尺寸仅为100 mm×80 mm×30 mm,配有便携电源,便于在线检测.本系统能够用于预应力管道灌浆质量检测,且其检测结果准确、可靠,满足工程应用要求.     

激光准直系统在大轴同轴度测量中的应用

激光准直系统的研制是为了提供大轴及轴度测量中需要的一条基准直线。系统中热稳频激光器的使用明显地抑制了激光光束的漂移;ＣＣＤ探测器用于探测光斑的能量分布;而与计算机相连的图像处理卡的使用大大简化了数据处理的过程,其次还讨论了两种确定光斑中心数据处理方法－－对称法和曲线拟合法提出了准直系统线性误差对同轴度测量结果不产生影响的新见解,因此准直系统的精度要求可以适当降低。实验证明该系统能满足测量要求。     

基于CCD的大型台阶轴锻件同轴度测量

为解决大型锻件几何尺寸的在线测量这一难题,提出并开发了一种基于面阵CCD的测量系统。该系统可实现大型锻件多种几何参数的热态、远程、非接触测量。本文重点介绍台阶轴锻件同轴度的测量。测量的数学模型基于CCD成像原理建立。结果显示,用本文方法测量普通锻件(直径400～550mm)时最大误差为1.5mm;约为被测锻件最大直径的0.3%。与其他测量方法相比,系统具有非接触、操作简单、可靠性高等优点。可在锻件的加工中节省7%的原材料,提高后期加工效率,降低产品的运输成本。     

多谱段标准镜头光学系统设计及装校

本文设计了一款检测用的多谱段标准镜头,其焦距为180mm、相对孔径D F=13、视场角2ω=6°。该镜头具有波段（400-1000nm）跨度比较宽的特点,并且对每个特定波长的传递函数值都有严格的要求,即在80 lp/mm时均达到0.5以上,且畸变小于2%。设计时运用光学设计软件ZEMAX的多重结构功能,保证了每个特定的波长传递函数都能达到要求。在装校镜头时通过定心仪精调每组镜片与镜筒的同轴度。经过精细的设计及有效的装校,最终产品测试结果表明轴上星点达到非常良好的效果,传递函数全部满足设计要求。     

红外系统无热化检测仪的光学系统设计

为了检验红外导引头光学系统无热化设计的效果,采用光学检测的方法对被测系统在一定的温度范围内焦点位置的偏移进行评估.详细介绍了长波红外无热化检测仪的原理,对检测仪光学系统中的各个组成部分,包括高低温箱窗口玻璃、平行光管和红外显微物镜,进行了深入的讨论.用CODEV重点设计了一个工作在8～12μm波段,数值孔径为0.25,放大倍率为2倍,焦距80mm,全视场为12mm的红外显微物镜.最后对设计结果进行了分析,给出了系统的调制传递函数曲线和场曲畸变图,表明光学系统的像质满足使用要求.     

电子内窥镜光学系统设计

内窥镜观察范围大,并且观察系统多与手术器械相配合,具有广角长工作距的特点,因此物镜采用非对称反远距结构。设计的光学系统采用尺寸为3.30mm×2.95mm CCD接收成像,像元大小为3.275μm,实现了短焦距（1.7mm）、细径化（Φ=5.5mm）、大视场（100°）、长工作距（50mm）的光学特性。由于该系统为大视场光学系统,会有较大畸变,针对反远距物镜分析了其结构特点和像差特性,通过计算得出系统各个参数,并合理的引用非球面,达到了提高系统成像质量并且降低系统畸变的目的,利用ZEMAX光学设计软件给出了设计实例,并已经应用到实际生产中。     

ESFR自动喷水灭火系统在高架仓库中的应用试验

采用弗诺德模型,建立比例为1/2的大空间缩尺模型试验系统,开展高架仓库ESFR自动喷水灭火系统的火灾模型试验。自动喷水灭火系统方案为：在最高处高达16 m的高架仓库内,喷头采用快速响应早期抑制喷头（ES-FR喷头）,喷头设置距地面为12 m的位置,按间距3.0 m×2.9 m布置,喷头上安装直径为700 mm、中间最大高度为150 mm的圆锥形集热板。该方案基本上可以将该仓库内的火灾控制在三排货架的范围内,而不再向周围货架蔓延。     

一种改进的摄像机线性标定优化方法

现有的摄像机标定方法没有将高精度和简便性很好的衔接在一起。提出一种新的标定优化方法。首先选择主点位置在图像中心,纵横比为1作为初始条件;接着利用改进的摄像机线性标定方法,得到在同一摄像机坐标系下不同图像上所有标定点的摄像机坐标;最后利用摄像机坐标系下的这些三维点来优化内、外参数。实验结果表明：本文提出的标定方法得到的焦距误差在0.1mm以内,主点位置的最大误差在2pixel左右,测试点的最大误差控制在0.5pixel以内。本文提出的标定方法是一种简单、高精度的标定方法。     

工艺参数对树脂与液晶光纤插针同轴度的影响

针对光纤插针同轴度要求比较高、树脂和液晶光纤插针又未得到广泛应用的问题,利用CAE软件研究了工艺参数对树脂和液晶插针同轴度的影响.实验表明,树脂和液晶光纤插针的同轴度可以满足精度要求,模具温度、熔体温度和保压压力对这两种插针的同轴度影响较大.