双轴地磁传感器的参数标定与误差补偿

针对在双轴地磁传感器与卫星组合测量弹丸姿态的系统中双轴地磁传感器容易受外界误差因子干扰的问题,通过分析影响地磁传感器测量精度的误差因子,提出了一种参数标定和基于椭圆旋转的误差补偿算法。首先,假设双轴地磁传感器存在虚拟x轴,对传感器的误差因子进行建模,得到误差补偿模型;其次,对传感器双轴输出表达式中的参数进行标定;对双轴的测量值集合形成的椭圆进行旋转;最后,计算误差补偿模型中的6个参数。三轴无磁转台实验数据分析表明,该方法可以将双轴地磁传感器测量滚转角的误差精度控制在±2°之间,基本满足了弹丸姿态测量的要求。     

全圆连续角度标准装置的系统误差分离与补偿

中国计量科学研究院自主研发了全圆(0°～360°)连续角度标准装置,该标准装置采用四读数头等分平均(EDA)的自校准方法进行硬件补偿,补偿后的测角精度优于0.1″。为了进一步提高该标准装置的测角精度,本文首先基于误差特征从谐波角度推导自校准误差分离算法数学模型,提出利用全组合和EDA混合测量校准的误差分离方法;其次量化分析全组合分离的原始误差与EDA补偿后的全圆离散角位置偏差傅里叶级数各阶次分布,分析EDA补偿后误差的衰减率获得EDA最优补偿函数,并利用傅里叶逆变换法生成(0°～360°)全圆连续角度补偿函数;最后利用激光干涉仪对全圆连续角度标准进行小角度范围内的测角精度验证,同时与中国计量科学研究院的激光小角度基准进行比对验证。实验结果表明该方法利用全组合离线的高精度测量能力,使补偿后的EDA测角精度在全圆连续角度范围内逼近全组合方法,改善了自校准的校准能力及局限性,进一步优化了全圆连续角度标准装置。     

基于激光干涉仪的旋转轴误差快速检定方法

为了提升五轴数控机床各旋转轴精度,解决旋转轴几何误差难以测量的问题,提出了一种基于激光干涉仪的旋转轴几何精度快速测量方法。该方法针对AC双转台和BC摆头转台的结构特性,采用旋转轴与直线轴联动的测量技术,可以避免传统测量方法对旋转轴中心的依赖性,推导了测量中直线轴转角误差与直线度对旋转轴几何误差约束关系,在保证精度的同时减少了测量过程中的设备安装调试时间,实现了五轴机床旋转轴转角误差、重复转角误差以及反向间隙的快速测量和补偿。对实际五轴机床AC双转台几何精度进行检定,提高了旋转轴的几何精度,实验证明该测量方法具有很强的工程应用价值。     

机床旋转轴转角定位误差测量与补偿方法

机床旋转轴转角定位误差占旋转轴误差较大比重,研究旋转轴转角定位误差对提高旋转轴精度有重要意义。利用API公司生产的角摆检查仪和6D激光干涉仪测量出五轴数控机床摆动轴和水平转台的转角定位误差,基于HNC-8数控系统的开放性特征,根据旋转轴转角定位误差插补原理,在HNC-8数控系统内部开发了旋转轴转角定位误差补偿模块,最后进行补偿实验,验证了该补偿模块的有效性。     

晶圆对心转台亚微米级径跳误差补偿方法

为了消除转台径跳误差对晶圆预对准台重复性定位精度的影响,提出径跳误差的在线检测与补偿方法。转台上方并与之一起旋转的心轴作为转台径跳的检测元件,电涡流传感器测量心轴径向距离,其测量值由固定误差和径跳误差组成,借助集合平均法或者转台径跳特性,离线求解固定误差,据此在线工作时从电涡流传感器数据中分离出径跳误差。利用该误差对激光位移传感器检测的晶圆边缘数据进行径跳误差补偿,分析误差特性,据此简化补偿算法。试验证明,径跳误差补偿方法的使用提高了系统的预对准精度,并最终使系统达到了微米级的定位精度要求。     

一种新型的旋转变压器测角误差标定技术

提出了一种新的基于速率转台恒速转动和位置转动相结合的旋转变压器测角误差动静态组合标定方法,准确得到了0~360°测角误差曲线.采用周期项与趋势项相结合的方法对得到的误差曲线进行建模,并利用傅里叶谐波分析和最小二乘拟合法对误差的各次项进行补偿.实验证明该方法大幅度的提高了旋转变压器的测角精度,且测试方法简单,操作过程容易,解决了计算机连续自动采样和复杂谐波分量下的补偿等问题,大大提高了标定效率.     

基于卡尔曼滤波的激光外差干涉位移测量误差补偿

针对激光外差干涉仪测量过程中测量镜随被测对象旋转而导致的位移测量误差,提出了一种基于卡尔曼滤波的激光外差干涉位移测量补偿方法。根据测量镜转角和测量光束光斑位置变化对应关系,利用位置敏感探测器(PSD)和位置电压信号卡尔曼滤波方法测得降噪后的光斑位置变化,从而获得更为准确的转角测量结果,最后根据转角与位移的解耦数学模型利用测得的转角进行位移补偿。为验证滤波算法和位移补偿方法的可行性和有效性,搭建激光外差干涉测量实验装置,分别进行光斑位置稳定性测量实验、角度测量验证实验和激光外差干涉位移测量补偿实验。实验结果表明：经卡尔曼滤波降噪后系统装置测得的光斑位置抖动标准差从0.52μm降至0.18μm,测量的转角与索雷博六自由度转台的转角偏差在±1.38×10^-4°内,对M-531. DD线性导轨200 mm量程内的位移和转角进行测量,将测得的转角进行位移补偿后,系统的位移测量结果与M-531. DD线性导轨位移的标准差从1.55μm减小到0.29μm。     

数控铣床定位精度测量及误差补偿研究

利用雷尼绍XL-30激光干涉仪对MVC850B型数控铣床的定位精度进行精密检测,通过分析测量结果,计算该数控铣床的反向间隙和螺距误差,并给出相应的误差补偿值。然后对反向间隙和螺距误差进行误差补偿,利用Matlab软件对相关实验数据进行分析。实验表明,通过该方法进行误差补偿将大大提高数控铣床的定位精度。最后对补偿前后的数控铣床进行工件加工验证实验,结果表明,文中提出的误差补偿方法,将有效提高零件的加工精度。     

考虑关节刚度的轻型模块化机器人标定方法

轻型模块化机器人多采用谐波减速器驱动,谐波减速器的刚度低且具有高度非线性特征,因此难以采用线性参数辨识的方法获取关节刚度,故提出一种新的标定方法以提高机器人定位精度。首先,基于谐波减速器刚度特性曲线,建立机器人静刚度误差模型;然后利用激光跟踪仪测量机器人位置得到综合误差;之后,采用静刚度误差模型预估由于关节刚度引起的误差并从综合误差中分离;最后,采用最小二乘方法辨识实际D-H参数,结合刚度误差模型实时预估机器人末端误差并加以补偿。实验结果表明,该方法能够有效提高该类机器人的定位精度。     

时栅角位移传感器的误差补偿及参数辨识

基于正弦函数和快速傅里叶变换提出了一种误差补偿及参数辨识方法,用于提高时栅角位移传感器的测量精度和标定效率。使用激光干涉仪对时栅角位移传感器的误差进行标定,在整周采样36个对极点和对极内采样240个点。通过对标定的误差数据进行分析,由此提出一种基于傅里叶级数变换的误差补偿模型,在对极点对8个参数与对极内20个参数分别进行参数辨识。实验结果表明:补偿后时栅角位移传感器的测量误差减小为原误差的1/38.4,显著地提高传感器的测量精度和标定的效率。     

高精度角分度转台设计及其误差修正研究

高精度转台在诸多领域有着广泛的应用,为了提高其转台角分度精度,提出了一种高精度角分度转台及其误差修正方法。首先,介绍了转台的结构设计,转台采用了蜗轮蜗杆传动、圆光栅测角的形式,轴承采用了交叉滚柱轴环,圆光栅采用了增量式,对转台的载物台面进行了力学仿真分析,考察了转台的静力学性能及模态特征;然后,利用多齿分度台和自准直仪对转台的测角精度进行了标定,根据标定获得的误差分布规律,采用基于查表的方法进行了误差补偿,对于整度数之间无标定数据的部分,采用线性插值的方法获得了误差修正量,从而建立了完整的0～360°范围内的误差修正量数表;最后,分别利用多齿分度台和十七面体对误差修正效果进行了实验验证。研究结果表明:利用该方法进行误差补偿,测角最大误差由32.12″降低到1.95″;同时,查表法有效修正了测角误差,使转台可以满足实际场合的使用要求。     

用激光干涉仪测量数控机床回转轴精度

1．前言根据英国机床标准BS3800第二部分的要求，标定数控机床回转轴精度时，其转动误差的测量在0～360°范围内至少应测量9个随机位置。然而用传统的准直光管配合多面体的测量方法难以实现这一要求，由于受多面体的限制，这种方法只能测量几个等分角度的固定位置。为了解决回转轴精度的测量问题，可以采用激光干涉仪的小角度测量附件配合基准分度转台的测量方法。虽然激光干涉仪小角度附件本身的测角范围很小，但与基准分度转台配合使用即可扩大测量范围，实现360°内任意位置的角度测量。用此方法可以对数控机床上用CNC控制的回转轴的精…     

四轴数控机床转台几何误差检测与分离

针对某公司研制的THM46100高精度四轴卧式加工中心,提出了一种快速分离转台六项几何误差的方法。借助球杆仪分别采用平行于X、Y、Z轴及锥形的特殊安装方式,进行了转台几何误差分离实验,基于转台几何误差辨识模型,辨识出转台运动产生的3项位移误差δx、δy、δz和2项转角误差εx、εz,并配合激光干涉仪与回转分度仪对转台的定位误差εy进行了实验检测,从而实现了转台6项误差的识别。该方法与传统单项测量法相比,具有操作简单,检测效率高,适合现场测量等优点。     

直线运动机构三维角误差同步测量方法研究

基于标准阶梯量块参数测量结果,提出了一种三维角度(偏摆、滚转、俯仰)同步在线测量方法,用于直线运动系统运动角误差的快速测量。该系统使用线激光传感器实现阶梯量块参数的实时采集,建立阶梯量块各参数与三维角度变化的数学模型。结合标定后的精密转台,完成系统测量稳定性及重复性的验证,将测量值与理论模型比较,确定±30°范围内的测量误差不超过1%。采用实验与软件计算相结合的方法完成角度测量分辨力的确定,结果显示标定后角度分辨率为0.001°。最后,利用本系统完成三维移动平台Z轴3项运动角误差的同步测量,测量结果验证了本系统具有简单、实用及高效的特点。     

转台定位误差谐波函数计算方法研究

为了保障转台定位误差谐波补偿准确性,针对一种谐波误差函数计算方法开展研究。 首先分析了转台定位误差谐波补 偿方法,阐述了基于坐标旋转数字计算方法(CORDIC)的谐波误差函数计算原理可行性;针对算法原理误差进行分析,分别建 立了与迭代次数 n、数据位宽 b 的量化模型,明确了算法在谐波补偿值计算过程的总量化误差;根据计算精度要求对 n 和 b 取值 进行设计,在现场可编程门阵列(FPGA)中实现谐波误差函数计算并进行实时误差补偿。 以谐波误差函数理论值为参考,仿真 证明了计算方法的有效性;以自制电路板为实验平台,证明了计算方法的总量化误差模型正确性;搭建转台测试平台验证定位 误差补偿效果,实验结果证明采用本文提出的谐波误差函数计算方法进行补偿,使转台定位精度由 29. 0"提高至 5. 3" 。     

标定方法应用于LAMOST光纤定位单元的跑合测试

LAMOST光纤定位单元的跑合测试,是对定位单元进行原始角度误差测量、参数测量及单元位置检测等,其中单元中心轴和偏心轴角度误差测量及补偿修正是保证定位单元准确定位的关键.提出的标定方法建立了中心轴、偏心轴的运转脉冲数与中心轴、偏心轴实际转角的关系,使标定后的单元角度误差控制在±0.1°,提高了定位精度.     

方向盘转角传感器性能标定及检测系统设计

针对某企业方向盘转角传感器性能标定和检测的需求,设计了一套方向盘转角传感器性能标定及检测系统,该系统能够实现对方向盘转角传感器的性能标定补偿和自动检测。基于PCI数据采集卡设计的高精度数据采集模块实现了对过程数据的实时采集;基于低惯性伺服电机、MPC08运动控制板卡设计的驱动加载系统实现了方向盘转角传感器静态标定时的驱动角度精准控制;采用高速CAN总线通信对方向盘转角传感器信号进行高速通信,实时读取方向盘转角传感器角度信息;使用LabVIEW编程软件,完成对方向盘转角传感器标定检测流程的实时控制、数据采集处理显示等功能。在方向盘转角传感器完成灵敏度标定后,经检测,其非线性误差、迟滞误差等均在允许范围之内。对方向盘转角传感器性能标定及检测系统进行大量重复性试验,得出输出角度的合成标准不确定度为0.145°,试验数据表明,该系统能够满足企业对于方向盘转角传感器性能标定和检测功能的测试要求。     

高精度角位移平台的研制及误差补偿*

在拉曼光谱仪中,要求承载分光元件转动的角位移平台在具备较大的转动范围、较高的转角分辨率和转角定位精度的同时还具备较快的转动速度,传统的几种驱动方式很难同时满足上述所有要求。有鉴于此,设计了一种采用力矩电机直接驱动技术的高精度角位移平台。一般控制方法的控制精度在很大程度上依赖于反馈元件的测量精度,为了突破反馈元件测量精度对整个控制精度的影响,采用了一种更为精确的误差补偿校正技术,并搭建了误差测量装置,将测得的绝对转角误差在控制器中通过一定的控制算法加以有效的补偿。最后,对结构设计和误差补偿校正的效果进行了实验检测。结果显示:当测量步距为1°时,双向绝对定位精度优于1.008″;当测量步距为10°时,双向绝对定位精度为0.648″;回转轴系的轴向晃动误差小于±5″。以上结果验证了该角位移平台具有机械精度高、转角分辨率高、定位准确等技术优势,能够满足拉曼光谱仪等相关仪器的使用需求。     

五轴数控机床旋转轴转角定位误差建模及补偿

为了提高五轴数控机床加工精度,减小旋转轴转角定位误差,提出了基于三次样条插值的转角定位误差数学模型,研发了基于数控系统外部坐标原点偏移功能和以太网通讯的误差实时补偿系统。对测量所得的转角定位误差进行三次样条插值建模,得到误差数学模型,应用该误差模型和自主研发的误差实时补偿系统,对VMC0656型双转台五轴数控机床实施转角定位误差补偿。补偿结果表明所提出的模型具有拟合精度高、计算简便直观、补偿效果好等优点,可以有效地提高五轴数控机床旋转轴转角定位精度。     

高精密转台标定方法研究

针对特定情况下高精密大型转台定位精度的标定问题,提出了一种采用激光跟踪仪标定的方法,首先分析影响标定方法精度的因素,通过优化测量参数及采样策略,建立基于激光跟踪仪的最优标定系统,拟合激光跟踪仪测得点所在的三维平面,通过坐标变换将测量点转换到二维平面上,拟合转换后的数据得到圆心坐标,最后计算相邻测量点与圆心连线的夹角,与理论值进行比较,从而确定转台的定位精度。实验表明,标定系统的精度满足要求。该标定方法简单可靠,提高了高精密大型转台的标定效率。