重量载荷对片层质量检测系统精度影响研究

基于虚拟切片三维数字化无损测量方法具有测量精度高、成本低、数据测量与处理快、可测量物体内部轮廓等特点,由于测量质量精度高,其测量装置中精密片层质量检测系统精度是研究的关键技术之一,直接影响微小单元体质量的计算精度,而重量载荷则是片层质量检测系统精度的主要影响因素。通过片层质量计算推导过程与工程力学有限元分析,量化重量载荷变化对片层质量误差的影响,并研究可行有效的误差补偿方法,最后通过验证实验证明该误差补偿方法具有可靠性。     

虚拟切片无损测量装置控制系统的研究

针对一种新型三维无损测量装置通过精确的微步长移动来划分微小虚拟切片的需求,提出了一种基于计算机与PLC控制器结合、人机界面与伺服控制技术结合的控制系统,并对系统进行硬件、软件设计,使计算机、PLC控制器、交流伺服系统及带有光栅尺的精密移动滑台组成精密的闭环定位控制。通过微位移定位的误差分析与补偿,控制系统测试微步长多次重复定位误差精度在±0.005mm内,为无损测量装置实现微小的虚拟切片划分提供了可靠、稳定的运动控制。     

虚拟切片无损测量片层质量检测系统优化研究

基于虚拟切片无损测量方法具有测量精度高、成本低、数据测量与处理快、可测量物体内部轮廓等特点。由于测量质量精度高,其测量装置中精密片层质量检测系统精度是研究的关键技术之一,直接影响微小单元体质量的计算精度。运用误差补偿与误差影响因素正交实验等技术手段,对精密片层质量检测系统的误差分析及优化。实验结果证明,实现了片层质量平均相对误差从19.36%降至5.52%,并且在各片层厚度条件下,相对误差皆保持平稳幅度。     

片层体积无损测量装置误差分析与补偿研究

为了提高片层体积无损测量装置实验精度,建立了实验装置误差模型并对误差补偿进行研究。运用多体系统理论的齐次矩阵变换在平口钳、运动平台、夹具上建立各自坐标系,对实验平台各相邻构件几何误差进行系统分析,并根据误差传递关系,建立了实验装置综合误差模型。基于点在空间坐标系下矢量表达的补偿方法,通过测量辨析,完成了对误差补偿模型参数的确定。通过补偿验证,实验装置精度获得了较大提升。表明该方法能有效地对实验装置误差进行补偿,为实验数据采集提供精度保证。     

片层体积无损测量装置体积测量系统研究

研究了在基于片层体积测量的三维无损测量装置中,体积测量系统的总体设计、各零部件的选型和设计、以及体积测量系统的误差分析和补偿。根据体积测量系统功能需求,设计高精度溢出容器的溢出口、溢出管角度。同时经过理论分析可得被测物体的周长与片层体积测量误差呈线性关系,通过实验建立体积测量系统输入端与输出端之间的联系,并通过测量的实验数据拟合出体积测量系统总误差补偿公式,实现被测物体在体积测量系统中的分层误差补偿,经过误差补偿的片层误差均值由0.0842cm3优化到0.0071cm3,误差补偿效果明显。     

精密减速器角位移测量系统设计

为了实现对精密减速器输入端和输出端角位移的精密测量,建立精密减速器角位移测量系统。对该系统的机械结构、角度测量及标定方法、基于非线性最小二乘法的误差补偿模型进行研究。通过"立式筒状"结构和圆光栅角度传感器"前置"避免了传统检测仪的弱刚度结构和轴系形变对角度测量造成的影响。使用光电自准直仪与24面棱体结合的方式离散标定圆光栅角度传感器的角位移测量误差,研究基于谐波分析的误差补偿方法,对角坐标进行补偿,进一步消除误差。实验结果显示,通过优化检测仪的结构设计,角位移测量精度达到±7″;误差补偿后,角位移最终测量精度达到±2″,满足减速器角位移测量的高精度要求,对类似测角系统也有参考价值。     

交变光场时空耦合型位移测量系统的研制

针对现有光栅精密刻划加工难度大制约测量精度的问题,设计了一种以交变光场为测量媒介的时空耦合线性位移测量系统。该测量系统利用四路正交的交变光场与四组正交的正弦透光面调制耦合形成电行波信号实现高精度位移测量。在对测量系统测量原理分析的基础上,建立了该系统的理论模型和误差模型,通过仿真详细分析了该系统在时间相位不正交、空间相位不正交以及结构安装不平行时的误差规律。开展实验验证了一次、二次和四次谐波的产生原因,根据误差来源改进了测量装置的结构,优化了相应的参数。实验结果表明:在180mm测量范围内,用栅距0.6mm的测量系统实现了±0.4μm的测量精度。该测量系统规避了现有光栅精密刻划的问题,结构简单、安装方便,为光学位移测量提供了新思路。     

超精密机床激光干涉测量系统误差分析及补偿

详细分析了超精密机床加工中,激光测量系统误差组成及其产生机理,给出了有效的修正和补偿手段.影响激光测量系统精度和重复精度的主要误差因素可分为3类：内部误差、环境误差和安装误差.通过实例分析精密机床四轴激光测量系统,设计出了四轴激光测量光路,实现超精密工作台的X、Y、Rz三自由度位置反馈,给出了影响测量精度的误差因素以及对系统精度的影响大小.     

基于片层体积无损测量装置装夹系统

研究了在基于片层体积测量的3维无损测量装置中,装夹系统总体设计、各零部件选型及设计,以及装夹系统的误差分析和补偿。根据装夹系统的功能需求,采用分层设计理念,设计能实现X、Y、Z轴方向以及6个对角线方向测量的装夹装置。同时对装夹系统进行误差分析,可知当装夹装置随着被测物体逐层浸入液体中时,由于测量液体的浮力,装夹装置中的连接杆会发生向上的回弹变形,从而影响片层液体的测量精度。通过理论推导回弹误差补偿公式,实现对被测物体的分层误差补偿。经误差实验验证,误差补偿后的片层误差均值由0.256 3 cm~3优化到0.006 3 cm~3,误差补偿效果明显。     

主动测量磨削过程中加工尺寸精度的试验研究

本文对主动测量外圆切入磨削过程中的加工尺寸精度进行了试验研究。考察了工件初始尺寸输入误差、工艺系统固有误差、切入进给速度对加工尺寸精度的影响。研究结果认为:在外圆切入磨削过程中,主动测量控制方式能很好地消除工艺系统的热变形、砂轮磨损、修整补偿误差等因素的影响,使工件初始尺寸输入误差和工艺系统的有关系统性误差不成为影响加工误差的主要因素;切入进给速度对加工尺寸精度有一定的影响。