计算机视觉检测技术在滚珠螺母测量中的应用

提出一种基于CCD图像的滚珠丝杠螺母非接触测量方法。首先用数字摄像头采集滚珠螺母图像,并经数字接口卡传输到计算机;其次对包含噪声的原始数字图像实施预处理和图像分割、细化等处理,将图像转换成易于检测的单象素宽边缘信息;然后用自编程序计算滚珠螺母有关参数,并实际测量了滚珠螺母的圆度、圆柱度等几何误差,进行了数据处理及标定。理论分析及实验测量结果表明,该方法可满足产品的技术要求。     

螺纹牙形失真量计算方法研究

螺纹垂直投影过程中的牙形失真现象会影响螺纹参数的机器视觉测量精度,现有牙形失真量的计算方法繁简程度有差异且未经过统一验证。根据其基本原理,将螺纹牙形失真量计算方法归纳为几何法、代数法和解析法。通过建立螺纹数学模型计算出牙形失真量仿真值并与各方法计算结果进行对比,结果表明：在靠近螺纹牙底95%的牙廓上,各方法计算结果接近;在靠近牙顶5%的牙廓上,几何法和解析法与仿真值趋于一致,而代数法存在明显差异,在大径处误差达到最大失真量的35%。以M20×2.5-6h螺纹塞规牙型角测量为例进行对比实验,实验数据表明：牙形失真现象使垂直投影法与接触式测量结果相对误差达到0.376%,应用各方法补偿后相对误差均低于0.08%,其中解析法效果较好,低至0.032%。     

基于多点合作目标的多线阵CCD空间物体姿态测量

为了精确测量悬浮试验场内姿态快速变换的空间物体的姿态角参数,提出了一种采用3个线阵CCD相机同时测量多个点合作目标的姿态测量方法,以解决传统的线阵CCD姿态测量系统中相机位置间的约束条件过多造成的非线性系统误差及校准参数多的问题.该方法采用柱面透镜和线阵CCD组成的3个一维相机,对被测物体上的多个点合作目标同时进行测量;并针对测量原理对姿态角限制的问题,采用模拟计算的方法进行姿态角测量范围的计算.由神经网络校准线阵CCD相机,直接给出点合作目标的空间三维坐标,并通过建立基于Rodrigues参数姿态解算模型求解被测物体的姿态角.实验结果表明,本文方法得到的空间点位置测量精度及空间姿态解算精度高于原线阵CCD姿态测量方法,验证了该姿态测量方法进行姿态测量的可行性和有效性.     

基于时间参考点的差动式线阵CCD位移传感器

为了将线阵CCD应用于实际工程的大尺寸位移测量,利用线阵CCD像元空间与输出时间的对应关系,提出了一种差动式测量的线阵CCD位移传感器测量系统。分析了线阵CCD位移测量存在的问题,结合线阵CCD中像元空间与驱动脉冲之间的对应关系,提出一种以时间为参考点的差动式测量方法。该方法用两个空间上对齐、时间上错开半个积分周期的线阵CCD检测透光挡板上等间距分布的透光光线的位置变化;通过计算两个CCD上输出光信号的时间差,用匀速扫描测量原理实现对空间位移的测量。用雷尼绍激光干涉仪对所研制的线阵CCD位移传感器进行了校准,结果显示：在有效测量范围（600.05 mm）内,经过修正后的测量误差可控制在±2 μm以内,验证了用差动法实现线阵CCD大尺寸精密位移测量的可行性。     

基于89C52的滚珠丝杠误差检测速度自适应系统

针对目前广泛应用的滚珠丝杠误差检测系统的不足,应用AT89C52单片机及A/D转换器TLC2543实现了速度自适应的滚珠丝杠误差检测系统.通过对原系统光栅信号的提取和应用,使滚珠丝杠误差检测中的测量采样点数与滚珠丝杠检测长度保持严格一致,从而提高了各项误差检测计算的准确性.     

滚珠丝杠副内螺纹的图像测量

为了在一个系统中对滚珠丝杠副内螺纹进行无损探测及几何参数测量,提出了基于工业CT技术及图像处理技术的滚珠丝杠副内螺纹的非接触测量方法。工业CT机采集的图像经过图像预处理、二值化、轮廓提取及细化等处理后,图像信息转变成宏观图形信息。借助图像处理中提取的滚珠丝杠副内螺纹的边界,使用自编程序测量和计算螺母的齿形圆弧、珠心径、滚道跳动及螺距,测量误差分别为0.017mm、±0.015mm、0.013mm和±0.025mm。测量结果能够满足产品技术要求。     

机器视觉外螺纹测量失真分析

螺纹在机械行业中有着广泛的应用,螺纹的检测至关重要,提出了采用机器视觉的方法测量螺纹存在着牙形失真方法。通过牙形失真现象的成因分析,提出采用机器视觉方法进行螺纹测量产生牙廓虚影的原因。通过理论分析,给出了牙形失真后牙廓曲线分段情况和曲线方程,由此对梯形外螺纹采用机器视觉方法测量牙形尺寸时的牙形角和中径测量误差进行了分析和推演,并分别给出了误差计算式。通过理论计算和实验验证的方法,说明了所推演计算式的准确性,这对采用机器视觉方法实现螺纹精密测量是很有帮助作用的。     

基于远心原理的滚珠丝杠测量系统设计

针对传统滚珠丝杠外螺纹检测技术在检测参数不全面、检测范围受限等方面的缺陷,设计了一种基于远心镜头成像及检测算法的视觉测量仪。对仪器的测量原理和设计思路进行了研究,利用多次拍摄滚珠丝杠同一位置的方式求平均值,有效降低了随机误差,完成了对滚珠丝杠齿廓和珠心径的测量。与接触式测量仪器结果进行了对比,获得轮廓测量误差为3μm,珠心径测量误差为3.6μm。     

冷轧滾珠丝纤维光学杠坯径计算及工艺

一般螺纹的中径部处于螺纹牙型之内,而滚珠丝杠螺纹按其螺纹特有形式,它的中径是在螺杆牙型之外,即螺杆与螺母中间之滚珠中心连线上,因此滚珠丝杠的螺旋升角按滚珠丝杠公称直径来计算,冷轧滚珠丝杠的坯径就不能以公称直径来考虑。必须到螺杆牙型某一点去找,又因滚珠丝杠牙槽是圆弧形而其牙顶又是近似梯形,牙槽、牙峰分界处极不明显,必须用计算方法求出冷轧坯径。     

用线阵CCD装置自动检测外螺纹几何形状参数的方法

提出了利用线阵CCD投影成象,实现外螺纹几何参数的非接触检测的方法和装置,同时对投影螺纹外廓形状离散数据处理及测量参数的映射算法进行了探讨,并对影响测量精度的因素进行了分析,提出了减小测量误差的措施,是实现螺纹参数测量的自动化和智能化的一种新模式。     

精密滚珠丝杠副的润滑问题研究

首先对滚珠丝杠副的两种通用润滑方式的润滑效果进行了分析计算研究:对于滴油润滑,基于Hamrock-Dowson公式,计算分析了最小油膜厚度随丝杠转速的变化情况,使用膜厚比计算判定,滚珠丝杠副在该方式下的润滑属于边界润滑;对于脂润滑,通过研究滚珠对丝杠的运动及几何关系,计算分析了滚珠速度随丝杠转速的变化情况,计算结果表明,滚珠丝杠副在该润滑方式下易导致较大温升。为改进上述两种润滑方式的不足,提出一种动态涂覆式脂润滑方式以适应高速滚珠丝杠副的润滑需要,并通过摩擦力矩平稳性实验和温升实验研究,证明了所提出的动态涂覆式脂润滑方式的润滑效果要优于滴油润滑。     

一种滚珠丝杠扭转振动模态的测量与分析方法

针对滚珠丝杠副驱动机构的扭转振动模态难以通过测量多点激励-响应的方式进行测量的问题,提出了一种新的测量与分析方法：在丝杠尾端安装高分辨率旋转编码器,利用高速计数卡分别测量该编码器及伺服电机码盘的角加速度信号,并进行频域分析;根据所建立的滚珠丝杠副驱动机构有限元-集中参数模型,通过数值计算并结合实验测量结果获得其扭转振动固有频率和振型。实例研究表明,所提出的测量和分析方法可精确获得驱动机构扭转振动模态的前两阶固有频率和振型。     

精密滚珠丝杠副的弹流润滑分析

从Hamrock-Dowson公式和滚珠丝杠副的接触参数出发,推导了滚珠丝杠副中最小油膜厚度的计算公式,利用数值计算方法,分析了丝杠转速、润滑油粘度和接触载荷等使用参数以及接触角、螺旋升角和曲率比等设计参数对最小油膜厚度的影响。对滚珠丝杠副的润滑状态进行了判别,计算分析表明,滚珠丝杠副的润滑属于边界润滑。讨论了改善滚珠丝杠副润滑状态的途径,分析认为,设计专用润滑脂润滑单元和提高滚道表面加工质量是改善润滑状态、提高滚珠丝杠副高速性能的主要途径。     

滚珠螺母插管孔的设计与加工

在外循环滚珠丝杠副中,滚珠借助导珠管在螺母内形成闭路循环,而导珠管的位置是由插管孔决定的。插管孔设计与加工的正确与否,将对滚珠丝杠副的流畅性和其他综合精度有直接影响。图1为外循环滚珠丝杠副结构简图。一、滚珠螺母插管孔位置的确定滚珠螺母的滚道是一个空间螺旋曲面。它的形状可以用截面来确定,一般有端面截形、轴向截形和法向截形,按照滚珠螺母的加工特点,我们取法向截形比较方便,如图2所示。我们可按取定的坐标系给出其方程。通常,取滚珠螺母的轴线为正轴,法向截形对称轴线为ox轴,则滚道法向截形的参数方程可写为     

滚珠丝杠误差检测的速度自适应系统

针对目前广泛应用的滚珠丝杠误差检测系统的不足,实现了速度自适应的滚珠丝杠误差检测系统.通过对原系统光栅信号的提取和应用,使滚珠丝杠误差检测中的计算机采样点数与滚珠丝杠检测长度保持严格一致,从而提高了各项误差检测计算的准确性.     

考虑参数不确定性的滚珠丝杠副耐磨损确信可靠性建模与分析

在传统的滚珠丝杠副的耐磨损可靠性计算中,通常只考虑随机不确定性,而未考虑认知不确定性,针对这一问题,基于不确定理论,建立了一种既考虑参数随机不确定性,又考虑认知不确定性的滚珠丝杠副耐磨性可靠度模型。首先,基于修正的Archard理论,建立了滚珠丝杠副的耐磨性模型;然后,通过引入不确定理论,建立了滚珠丝杠副的耐磨损确信可靠性模型,针对模型中耐磨损可靠度不确定分布无法求出的问题,提出了一种两层参数不确定仿真算法;最后,通过实例对所建立的可靠度模型和不确定仿真算法进行了分析计算,并分析了各参数不确定对丝杠耐磨损可靠性的影响。研究结果表明：考虑认知不确定性时的确信可靠度为0.656 522,而采用不考虑认知不确定性的蒙特卡洛法求得的可靠度为0.770 07;从计算结果可得,参数的不确定性会降低滚珠丝杠副的可靠度,导程角的不确定性对耐磨损可靠度的影响最大,其次是节圆直径、磨损系数、接触角、轴向载荷、适应比,滚珠直径的影响最小。该研究结果可以为滚珠丝杠副的优化设计和可靠性提升提供参考。     

长线阵CCD拼接仪的设计

对长线阵CCD拼接仪的整体设计作了分析，采用精密滚珠丝杠驱动工作台，花岗岩作基座，大理石作台面和气浮导轨承载，保证运动精度和延长使用寿命，拼接仪以交流伺服电机驱动，光栅作为位移的检测元件，电机与丝杠之间用直联式连接，并选用精密仪器轴承保证丝杠的回转精度。     

滚珠丝杠副关键加工尺寸误差与预紧转矩关系研究

预紧转矩是决定滚珠丝杠副可靠性的重要影响因素,目前预紧转矩的计算主要依据经验公式,理论计算值与实际预紧 转矩值误差较大。 为了准确计算滚珠丝杠副的预紧转矩,基于接触变形和载荷分布理论,分析关键加工尺寸误差对预紧转矩的 影响,建立中径误差、导程误差与滚珠丝杠副预紧转矩关系模型。 利用滚珠丝杠副导程误差、型面检测试验台测量不同型号丝 杠副的导程误差、中径值,通过导程误差、中径误差计算滚珠丝杠副的预紧转矩理论值。 利用滚珠丝杠副预紧转矩试验台测量 预紧转矩实际值,测量结果表明预紧转矩的理论计算值与试验值的相对误差为 0. 65% ~ 12. 18% ,均小于前人模型的 15. 07% ~ 43. 57% ,理论模型与实际预紧转矩的一致性较好,验证理论模型的正确性。     

滚珠丝杠综合误差对机床定位精度的分析

滚珠丝杠作为数控机床的主要传动部件,其自身精度对机床的加工误差有很大影响.综合分析滚珠丝杠的各种误差,其中占主要部分的是载重误差、螺距误差、热误差以及篮杠加工误差和几何安装误差.应用材料力学和理论阐述等方珐对上述四种误差迁项进行计算或分析,得出单项误差对滚珠丝杠精度的影响程度.最后将各项误差进行整合得到丝杠综合误差对机床定位精度的齐次变换矩阵.该矩阵中各参数在实践中均可通过仪器测量到具体数值,在半闭环的数控机床中只要将此具体的数值矩阵输入数控系统,便可以得到和全闭环的数控机床同样的加工精度.这样可以在不改变原有机床硬件的基础上,以很小的投入荻得很高的精度.     

基于线阵CCD带材自动对中系统的设计

为了解决钢厂带钢在切割中的跑偏问题,设计了以TMS320LF2407微处理器为控制核心及线阵CCD为边缘检测器件的自动对中系统。系统采用CPLD设计线阵CCD动态驱动电路,解决了CCD输出信号受环境影响而产生的饱和失真和背景与物体无法分开的问题,大大提高系统的抗干扰能力。系统检测精度高、运行速度快、实时性强。