转台工作面角位置测量装置误差分析与补偿

针对特定转台轴端角位置检测误差不能反映实际产品工作面空间角位置的问题,介绍了一种以圆光栅和水平电容传感器作为测角元件的转台工作面空间角位置定位测量装置。以提高空间测角精度为目的,重点对装置各项误差因素进行归类分析。除光栅和传感器分别存在的分系统测角误差外,测量装置还存在转轴与测量基面不平行、传感器敏感轴与测量基面不平行等误差项。为修正测角系统误差,根据圆光栅旋转面、传感器敏感轴、转轴轴系、测量基面的空间几何关系建立数学模型,分析系统误差影响因素。最后利用分度误差在0.3″高精度转台对校准装置进行标定,并利用径向基函数(RBF)神经网络建立误差补偿模型,对系统测角精度进行修正,使系统最大误差值由13.75″下降至2.9″,满足了3″以内的测角精度需求。     

磨边机工件轴同轴度的测量与校准（下）

轴-径向双表组合测量法的原理是基于两轴问的角度位移误差与径向偏移误差的测量。测量时,用表架将两个千分表安装在基准轴（S）上,以用于测量调整轴（M）的同轴度误差（见图6）,其中,径向千分表的测量杆指向左轴轴端定位圆柱的外同表面并垂直于轴线,用于测量调整轴的径向位移误差值;轴向千分表的测量杆垂直于左轴定位端面（平行于轴线）,用于测量调整轴的角度位移误差值。     

小型三轴转台相交度的测试方法

为了测量小型三轴转台的相交度误差,在内环轴两端各安装十字靶标,并用经纬仪观测对准靶标的水平角,然后根据水平角以及经纬仪至外环轴线的距离计算三轴相交度误差。首先,在考虑转台的相应垂直度、相交度误差的基础上,建立相应坐标系,用齐次变换法得出靶标中心点在基准坐标系下的坐标,据此设计相交度的测试方法,即将三轴台三轴转至几个特殊角位置,用经纬仪对准两靶标并记录水平角;根据靶标中心点在基准坐标系下的坐标计算出三轴相交度误差;最后对相交度测试进行误差分析。     

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。     

一种可调的轴端孔加工定位夹紧装置

本文采用TRIZ发明理论中一物多用的方法,对轴端孔的工夹具进行改进设计,提供一种位置可调的适用不同直径的轴端孔加工定位夹紧装置;该定位夹紧克服了传统轴端孔加工工装的功能单一,只能专用于某一产品,范围可调时又操作不简便等缺点,有效解决了不同轴径、不同孔径、不同位置要求的轴端用同一工装夹具进行加工的难题,提高了工装利用率,大幅降低了企业工装夹具的使用和管理维护费用,降低了加工成本。     

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…     

基于激光干涉仪的A/C轴双摆角铣头定位误差检测与辨识

A/C轴双摆角铣头是中、大规格五轴联动加工中心的关键功能部件.分析了A/C轴双摆角铣头的误差构成,包括两个定位误差、三个尺寸误差与三个角度误差,分析了三个尺寸误差与三个角度误差的检测手段与补偿方法,针对两个定位误差采用Renishaw激光干涉仪并配以RX10回转基准分度器的方法进行检测,介绍了Renishaw回转轴测量系统的工作原理,并详细说明了利用该系统进行A轴与C轴定位误差检测的方法.     

基于六轴串联机械手的双向反射分布函数测量装置

由于现有的双向反射分布函数(BRDF)测量装置多为3轴系统,不能完全实现样品表面以上2π空间的全角度BRDF测量,本文研制了新型BRDF测量装置。该新型装置采用高精密六轴串联机械手作为待测目标的定位机构,使待测目标在测点进行三维转动;采用竖转台作为探测器探头的定位机构,使探头指向绕测点进行一维转动,从而形成4维转动以构建BRDF测量所需的4角几何关系。研制的装置可测量的入射和反射光束角度为:方位角0~360°、天顶角0~70°;光谱可扫描区350~2 500nm。BRDF测量过程由测控软件控制,可高精度、无遮挡、全自动、快速地构建BRDF测量几何关系,一次待测目标和探测器定位以及光谱扫描、传输、显示、存储平均用时约8s,测量不确定度优于2.5%(k=2)。     

火箭喷管运动视觉测试精度的校准与实验

基于新型双轴摇摆直线升降运动校准装置,提出了一种喷管运动视觉测量系统的校准方法。首先,将校准装置提供的摆心、摆角的标准值与视觉测量系统的测量值在空间上对应起来,通过校准装置提供给喷管模型2次不同轴的摆动,推导出视觉运动测量系统的世界坐标系与喷管摆角坐标系之间的位姿关系。然后求解出二者位姿矩阵和平移向量,在视觉运动测量系统中建立喷管的摆角坐标系;通过时间同步系统向校准装置和视觉运动测量系统发送同步时间基准信号和同步触发信号,同步二者的采样时间,实现标准值与测量值在时间上的对应关系,完成摆动动态数据的直接比较。最后对喷管运动视觉测量系统进行了校准实验,分析了喷管在±12°的摆动空间内不同位置的摆心、摆角的测量误差。实验结果表明,在运动范围内摆角的最大测量误差为0.093°,摆心的最大测量误差为0.832mm。     

三轴数字MEMS加速度计现场标定方法

微机电系统(micro electro mechanical systems,简称MEMS)加速度传感器作为低成本惯性测量单元在物体姿态监测中有着广泛应用。根据三轴数字加速度传感器的输出数学模型,详细推导了如何计算数学模型中标度因数、安装误差系数以及零偏值。提出一种基于长方体的六位置简单标定方法,对比三轴转台精确标定结果表明六位置简单标定法简单易行,精度较高,易于单片机实现,适合不具备三轴转台的场所,且该方法对MEMS三轴数字加速度计的校准具有很好的通用性。     

自适应重复控制抑制测试台动不平衡扰动研究

通过分析三轴测试台的动不平衡因素,得出测试台存在周期扰动力矩。该周期扰动力矩主要是由加速度力矩、哥氏耦合力矩、离心耦合力矩组成,与测试台三轴的转动惯量、位置角和转动速度有关,影响测试台的定位精度和速率精度。为抑制三轴测试台动不平衡引起的不确定性频率周期性扰动力矩,提出一种用于消除带有的周期性扰动的自适应有限维重复控制。采用自适应算法在线辨识扰动频率,并调整有限维重复控制器参数消除该扰动,用平均方法证明算法的收敛性和系统的稳定性。同时该算法可以通过调整自适应多周期有限维重复控制器的结构来消除不同频率的多个周期的扰动。仿真结果表明该方法能有效的抑制三轴测试台动不平衡引起的周期性扰动,提高测试台系统的定置精度和速率精度。     

基于两步修正法的 MEMS 三轴陀螺仪标定方法

针对目前三轴陀螺仪标定存在依赖于昂贵的转台设备或标定参数不完全的问题,本文提出了一种了基于两步修正法的MEMS三轴陀螺仪标定方法。该方法首先使用六位置法对加速度计12参数模型、三轴陀螺仪比例因子、三轴陀螺仪静态零偏进行标定补偿,然后对三轴陀螺仪非正交误差模型建模,进行系统级标定。两步修正法可实现在无精密设备条件下快速准确的对各项误差进行辨识,获得良好的标定效果。仿真实验表明,本文算法所获得的非正交误差均值接近1%,标准差小于0.1%;比例因子误差均值小于0.14%,标准差小于0.004%,且具有很好的一致性。实际实验表明,65 s纯惯性导航姿态更新结果中,该标定方法的俯仰角误差精度可以达到0.624°,横滚角误差精度可以达到0.67°。     

细丝法测量三轴转台的轴线相交度

将一细丝固定于三轴转台的内环轴线上，使外环轴，中环内环轴处于不同的角位置，用经纬仪测量细丝上某点的水平角的变化，从而测试了三轴的相交度，通过建立坐标系，并用齐次变换法推导了坐标系之间的位姿关系，从而得出了三轴相交度的算法。     

高精密单轴伺服转台结构设计

文中从总体需求出发,设计了一台高精密单轴伺服转台。根据总体技术指标要求,确定转台与安装平台及负载的接口尺寸;通过计算转台承受的负载和实际工况,选择直流力矩电机直接套轴驱动的传动方式;依据光栅测角传感器特点,选择单光栅与2个读数头结合的方式来提高测角精度。采用有限元分析方法完成转台的静力学性能分析和动力学模态分析,得出在仿真条件下转台的应力分布和位移分布情况以及转台前6阶振型和固有频率。结果表明,该型转台满足系统的技术指标要求,设计合理可行。     

基于多周期有限维重复控制的转台动不平衡扰动抑制

通过建立三轴转台的动不平衡模型,得出转台存在多周期扰动力矩。该多周期扰动力矩与转台三轴转速有关,影响转台的定位精度、位置精度和速率精度。为抑制三轴转台系统的扰动力矩,提出多周期有限维重复控制方法,并证明该方法能消除多周期扰动引起的转台系统误差。仿真结果表明多周期有限维重复控制可以有效地抑制转台系统存在的动不平衡扰动。     

三轴手动转台设计

针对传感器调试校验中用到的关键设备——三轴手动转台,重点从手动转台轴系进行设计、轴承的布置及选型计算方法,传动齿轮副的精度设计选择,编码器的选取选择等方面进行研究并提出相应的设计建议,为手动转台设计优化及研制提供参考。     

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。     

A flexible method for multi-view point clouds alignment of small-size object

Alignment is a key step of the point cloud processing. We propose a flexible, easy-implemented, low-cost alignment method for multi-view point clouds of small-size objects (≦50 cm). The method is based on the idea of rotating measurement, firstly more than three pieces of point clouds of cylinder calibration pattern are used for calibrating the center axis of a single-axis turntable in the scanner’s coordinate system, so the rigid relationship of the turntable and scanner can be obtained. Then the rotation matrix can be calculated using the known angle parameter of the turntable, and finally an arbitrary view of point cloud can be easily transformed into a unified coordinate system by the rotation transformation. Our method does not require overlapping feature or co-markers constraint between point clouds, and only the rigid relationship between the scanner and the turntable and rotate angle need to be known. More importantly, the calibration of the turntable is flexible and low-cost: (1) the calibration pattern can be a common cylinder objects (such as cup, paper tube, caddy, water pipe, etc.), (2) the turntable and the alignment method can be integrated with variety 3-D scanners. The result of experiment has demonstrated the efficiency and automatic characteristic of the alignment method compared with other two convention methods.     

应用于CMM的柔性定位夹具设计及应用

介绍了一种用于三坐标测量仪对球类工件进行定位的柔性夹具,既可独立使用,又可与现有三坐标组合式柔性夹具相互组合配套使用。在综合组合夹具优势的基础之上,设计了一种柔性定位夹具,可以实现球类零部件的有效支撑,同时可与组合夹具搭配,实现个多工位定位。该夹具结构简单,使用方便,具有广泛的使用范围。能有效保证定位可靠性,提高测量精度,提高仪器测量测量效率。