一种激光共焦位移传感器倾角误差补偿方法

应用激光共焦位移传感器测量物体倾角时,易受到物体颜色、位置的影响,导致误差较大,提出一种激光共焦位移传感器倾角误差补偿方法。基于激光共焦位移传感器分析结果,结合朗伯定律,对散射光场产生的光强进行计算,获取激光光束光能质心线在接收透镜中的角位置,分析激光光束与物体表面间是否呈垂直关系,若垂直说明没有发生倾斜,无需补偿;若不垂直说明物体表面发生倾斜,利用余弦定理计算出倾角,以倾角与物面间位移变量作为误差补偿结果。在不同倾角误差的测试实验中,所提方法都能实现精准补偿,具有适用性和鲁棒性。     

一种基于工件偏转的激光线扫描误差补偿方法

在激光线扫描测量过程中,外界环境或设备本身等因素会造成测量结果产生粗大误差。因此,为了弥补激光线扫描对目标测量精度的不足,提出了一种基于工件偏转角的激光线扫描误差补偿方法。首先,针对测量系统内的点云预提取问题,提出了目标数据优化获取的技术方案;然后,在光场能量分布的基础上获取对应的位移偏差,进而建立基于工件偏转的误差补偿模型及补偿结果;最后,通过非标准量块和哑光陶瓷标准靶球进行多组特征提取试验,补偿前后试验结果表明:标准靶球的测量误差减少了77%,同时曲面的平均测量误差缩减了75%,补偿效果稳定,该方法可有效提升激光线扫描的测量精度。     

数控机床空间定位误差检测新方法研究

介绍了一种基于激光多普勒位移测量技术的机床几何误差测量辨识新方法,即激光矢量分步对角线测量法.该方法和传统的体对角线测量技术相比较,该方法能够取得3倍的数据,可以方便而快速地检测出机床的体积定位精度,并且能够获得足够的信息用于分离各误差元素,进而可以对其进行体积定位误差的补偿,大幅度提高了数控机床加工精度.     

点激光传感的焊缝表面检测误差分析

为检测焊缝表面质量,研究点激光位移传感法检测焊缝表面外观尺寸。以三角测量原理为基础,通过物体反射激光至光敏元件,光电信号转换测得物体表面高度信息。激光照射表面的角度不同,反射激光点在光敏元件接收面的光能质心产生偏移,在光电转换中造成误差。不规则的焊缝表面对激光测距精度有影响,为此提出了基于激光测距的焊缝表面倾角误差补偿方法,有效补偿因表面法向量角度变化引起的误差,使点激光位移传感法检测焊缝表面的精度得到保证。     

数控机床空间定位精度的测量与补偿

本文介绍一种使用美国光动公司的激光多谱勒位移测量仪，对数控机床进行空间误差检测的激光矢量测量新方法。该方法可以方便而快速地检测出机床的空间定位精度，包括3个定位误差、6个直线度误差和3个垂直度误差；同时还可以根据测量的空间定位误差数据生成误差补偿的代码，进而可以对其进行空间定位误差的补偿，大幅度提高了数控机床加工精度。     

机器人加工力位测量平台与软件模块开发

机器人铣削加工过程中末端力和位置监测对加工变形误差的计算和补偿具有重要作用,由于机器人控制系统具有一定的开放性,开发力位测量上位机软件并与机器人控制系统实时通讯,可以有效掌握机器人加工过程位姿相关的末端力和位置信息,为变形误差预测和补偿提供数据基础。在ABB IBR6660工业机器人上利用基恩士激光位移传感器和ATI六维力传感器搭建了机器人末端力位测量系统,其中位移传感器安装在主轴端、力传感器安装在主轴和法兰之间,利用基恩士激光位移传感器和ATI六维力传感器的接口函数结合C#开发了力位测量软件模块,利用ABB工业机器人的PC Interface接口和PC SDK函数开发机器人上位机通讯软件平台,给出了关键代码,最终实现了机器人铣削加工中的末端力位信息实时测量,为机器人加工变形误差的预测和补偿提供数据与控制平台基础。     

集成化柔性激光加工系统的误差检测及其补偿

基于集成化柔性激光加工系统的特殊框架结构和为满足测量及加工精度要求，针对加工系统的整个框架和机器人腕部分别建立了相应的误差补偿几何模型。利用三维激光跟踪干涉仪对激光加工系统进行了检测，并根据检测结果结合相对应的补偿模型对系统进行了实时软件误差补偿。测量和加工试验及干涉仪的检测结果显示所建误差补偿模型合理，系统满足测量和激光加工的精度要求。     

阶梯轴类零件激光在机测量误差补偿研究

轴类零件主要用来传递转矩和承受载荷,常通过数控车床加工而成其精度要求高,可用激光位移传感器对其轮廓信息进行采集,但由于机床存在位置及运动误差等,使得在机测量精度较低。因此为提高测量精度,提出面向阶梯轴类零件激光测量的实时误差补偿算法,并分别对补偿前后台阶测量点云进行模型重构,对比分析其测量误差。对比分析结果验证了补偿算法的有效性。台阶面测量表明,经几何关系修正后,其平面测量误差与三坐标测量结果差值为0.002 mm,证明测量拟合精度高。     

自动钻铆装配误差自动检测与补偿

为解决运载火箭铆接舱体由于自身的装配误差及构件形变误差大,而导致离线编程生成的自动钻铆加工程序中孔位信息无法直接使用,及现有红宝石接触式多点测量效率慢,减低自动钻铆整体效率,无法适应快节奏生产需求问题,按照舱体应用实际工况和测量效率的需求,对装配误差和工件误差的测量提出激光局部点云快速扫描的方法。首先,采用线激光对桁条、端框和中框等舱体构件进行局部关键点特征扫描后得到局部点云信息。其次,利用关键点局部点云信息对非关键点的点云信息采用边际延伸和靶标点拟合的处理方法,实现舱体的装配综合误差的快速测量及数据提取,而后基于点云匹配结果,计算实际钻孔位置与理论钻孔位置偏差,将测量数据补偿到自动钻铆加工孔位程序中。最后,通过实验验证了该处理方法的正确性与可行性,并应用与舱体铆接加工中。实验结果表明,采用激光局部点云测量测量效率较接触式红宝石测量提高近3倍,补偿精度提高40%左右,能够满足运载火箭舱体自动钻铆孔位效率和精度要求。     

基于多体理论模型的加工中心热误差补偿技术

基于多体系统理论,建立了数控加工中心热误差模型,并提出其误差补偿方法,以三坐标MAKINO加工中心为例,建立了具体模型并进行参数辨识,优选了4个测温点,实时测量其温度,作为误差参数辨识模型的输入值,实现了软件实时补偿,在该加工中心上分别沿3个坐标方向加工一系列表面并比较加入热误差补偿的结果,测量结果表明补偿效果显著,实践说明本文所建热误差模型的有效性和补偿方法的可行性.     

光纤传感器在涡轮轴向位移检测中的应用研究

以光纤传感原理为基础，采用一种强度补偿型反射式光纤位移传感器，借助光纤本身的优势，实现涡轮机轴向位移的实时监测。系统包括光源及其驱动电路、光纤传输通道、信号处理电路和信号输出系统。通过双路接收的方法消除因光源发光功率波动、光纤损耗变化以及环境干扰光等因素对测量结果的影响。采用稳压源驱动和温度补偿保证光源发光的稳定性，进行转速监测以补偿速度变化引起的误差。采用单片机完成被测信号的识别和处理，提高了测量的精度。     

大型数控龙门铣床几何误差补偿方法研究

针对大型数控龙门铣床几何误差的问题,建立了大型数控龙门铣床的几何误差模型,分析了大型数控龙门铣床的几何误差源;利用API(T3)激光跟踪仪高精度大尺寸的测量特点及数据处理能力,提出了X、Y、Z轴线位移误差、角位移误差及各轴间垂直度误差的辨识算法,通过激光测量与计算准确地辨识了大型数控龙门铣床的几何误差;建立了大型数控龙门铣床加工空间几何误差数学模型,采用基于对象的事件驱动机制的程序设计语言Visual Basic开发了几何误差补偿软件,实现了几何误差补偿;现场检测了大型数控龙门铣床空行程平面运动轨迹及工件的平面度。研究结果表明,该方法使平面加工精度提高了50.77%,并验证了几何误差模型的正确性及几何误差补偿方法的有效性。     

自混合干涉模型中的参数分析和实验研究

针对含有光反馈的半导体激光器,在外腔波动的条件下,研究了半导体激光器的自混合干涉系统模型中的重要参数,通过计算机仿真分析,讨论了线宽展宽因子和反馈水平因子两个参数的变化对光反馈自混合干涉信号波形的影响规律.同时给出了利用自混合干涉测量外腔物体位移的一种实验方法,并进行了相应的实验研究.该位移测量系统的分辨率可达无光反馈存在情况下激光器波长的一半.     

激光焦点误差解析与实时合成补偿的新方法

提出一种数控五轴激光切割机焦点位置的检测与误差补偿新方案，把电容传感器检测激光聚焦头光轴方向的焦点误差，矢量解析到x、y、z三个坐标轴上，构造同步双端口桥式存取系统，将误差补偿量实时动态地叠加在数控插补值上，合成输出位置指令，控制伺服单元同时完成数控插补和误差补偿。     

二维光电水平倾角测量系统

针对高端装备制造中对大尺度机床误差测量与补偿的要求,本文基于光学自准直原理和液体表面反射原理,研制了一种二维光电水平倾角测量系统以实现对机床滚转角和俯仰角的测量。该系统使用半导体激光器发射激光,经光学自准直系统于待测硅油表面将被测倾角放大二倍。然后,由位置敏感探测器感测光斑位置变化,输出包含角度信息的光电流信号,并由低噪声四路同步微弱信号处理电路进行相同倍数的放大以减小误差。最终,由高速采集卡进行数据采集,经均值滤波、曲线拟合、解算处理后将其转化为倾角信息,从而实现二维角度测量。在光学平台进行了对比实验,结果表明:测量系统在-10~10mm/m(约为-2 000″~2 000″)量程内,角度测量误差小于±0.050mm/m(约为±10″),线性度优于0.25%,满足大尺度机床二维水平倾角检测对大量程、高精度、高稳定性的要求。     

Cutting error measurement of flexspline gears of harmonic speed reducers using laser probes

This paper presents a new system of measuring cutting errors of flexspline (FS) gears of harmonic speed reducers for quality control of the hobbing machine used to cut the gear. Two laser displacement probes are used to replace the conventional measurement method that employs a combination of Van Kuven wires and a micrometer. The two laser beams are projected onto different tooth surfaces with a certain spacing. When the tooth of the gear is over-cut/under-cut, the tooth thickness decreases/increases, resulting in variations in the outputs of the laser probes. The cutting error, which is caused by the error of the cutting depth of the hobbing machine and the wear of the cutting tool, can then be obtained from a differential output of the probes. The influence of the positioning error when aligning the relative position between the gear and the probes can be reduced greatly through rotating the gear and performing the measurement over the entire teeth. Experimental results indicated that the measurement uncertainty was on the less than ±2 μm (3σ), which meets the quality control requirement. It was also confirmed that the influence of cutting oil on the gear surface can be eliminated by blowing off the oil using compressed air.     

激光跟踪仪测角误差的现场评价

激光跟踪仪是基于角度传感和测长技术相结合的球坐标测量系统,其长度测量采用激光干涉测长方法,可直接溯源至激光波长,因此,激光跟踪仪的长度测量精度远高于角度测量精度,相对而言,测角误差就成为评价跟踪仪测量精度的重要指标。为了对现场测量激光跟踪仪的测角误差进行快速有效地评价,采用跟踪仪多站位对空间中测量区域内若干个被测点进行测量,与传统基于角度交汇原理的多站位冗余测量不同,利用各站位所观测的高精度测长值建立误差方程,并通过测长方向的矢量位移对跟踪仪测长误差进行约束,获得被测点三维坐标在跟踪仪水平角和垂直角方向上的改正值,以此来评价激光跟踪仪的测角误差。通过Leica激光跟踪仪AT901-LR进行了多站位测角误差评价实验,在现场测量条件下,跟踪仪水平和垂直方向测角误差约为0.003 mm/m(1σ),符合跟踪仪的测量误差特性。     

数控机床误差测量技术及其误差补偿

介绍了一种使用激光多普勒位移干涉仪对数控机床误差测量和误差补偿的方法。分轴步进体对角线测量法就是通过序列的单轴运动使机床沿着体对角线运动,这样便可以分离出数控机床的各项空间误差元素,包括直线定位误差、垂直直线度误差、水平直线度误差。然后利用测量误差自动生成补偿文件,输入数控系统,对误差进行相应的补偿。实验证明了这种测量和补偿的有效性。     

全相位谱分析在自混合干涉位移测量中的应用

提出基于全相位谱分析的自混合干涉信号处理方法,用于减小激光自混合干涉位移测量的误差。首先,基于三镜法布里-珀罗腔模型介绍了自混合干涉系统的数学模型,分析了自混合干涉信号的产生机理和特性。然后,研究了弱反馈条件下自混合干涉位移测量方法,采用全相位谱分析算法进行相位测量,重构外部反射体位移曲线;讨论了信号处理算法原理并进行了算法仿真。最后,进行自混合干涉位移测量实验,并给出压电陶瓷位移测量实验结果。结果表明,全相位谱分析算法可将自混合干涉位移测量误差减小到4.4nm;应用全相位谱分析算法分析自混合干涉信号,可在不增加外部光学元件的前提下将位移测量误差减小到纳米量级。