加入温度误差项的动态测量误差修正灰色模型

动态测量中的温度变化会使测量结果产生温度误差。采用插入高精度标准信号的误差实时分离方法无法将温度误差从测量信号中分离出来 ,因此必须在动态测量误差修正灰色模型中加入测量仪器的温度误差项 ,以提高模型的误差修正精度     

FMCW激光雷达几何结构精度模型与误差修正

为实现调频连续波（Frequency-modulated Continuous-wave,FMCW）激光雷达的高精度测量,针对激光雷达机械加工及装配过程中引入的几何结构误差,提出了基于激光雷达坐标测量误差的系统误差模型及误差修正方法。建立了激光雷达坐标系组,分析了空间坐标测量误差的来源。通过坐标系间的变换矩阵,实现了测量坐标的几何误差传递。然后,归并各坐标系的几何误差,建立了显式的激光雷达几何空间坐标误差表达式。并以此为基础,建立最小二乘优化目标,解算各项误差因子和修正后坐标。求得的误差因子可以用作后续坐标测量结果的修正。最后,基于该方法设计了一套以激光跟踪仪为高精度测量仪器、以靶球球心位置为标准点的标定场,使用激光跟踪仪与激光雷达测量相同位置的靶球完成系统误差修正。实验结果表明,经修正激光雷达空间距离测量的平均误差由0.044 8%下降到0.003 8%,误差极大值由4.17 mm下降到0.30 mm,验证了激光雷达几何结构误差标定和误差修正方法的有效性。     

激光位移传感器在自由曲面测量中的应用

以点激光位移传感器(HL-C211BE)为对象,研究它在自由曲面测量中的应用。针对激光位移传感器因测点倾角代入的测量误差,提出了一个可以量化的倾角误差模型。基于直射式点激光三角法原理,分析了激光光路的几何关系,从会聚光斑光能质心发生的偏移推导出倾角误差模型。随后,用高精度激光干涉仪和正弦规对激光位移传感器进行校对实验,并用误差模型对测量结果进行补偿。结果显示,补偿后激光位移传感器的测量精度得到明显提高。对一非球面凸透镜进行了实验测量,得到了自由曲面测点倾角的计算方法,并用倾角误差模型修正了测量数据。实验结果表明,量化的倾角误差模型可以将激光位移传感器的测量误差控制到小于10μm,满足激光位移传感器在自由曲面测量中应用的要求。     

基于激光跟踪仪测量方法的磁测探头空间位置测量

介绍了一种基于激光跟踪仪准直方法的磁测探头空间位置测量中的高精度定位机构,解决了在激光跟踪仪测量过程中因微小受力使磁测探头位置发生改变的问题,实现了磁测探头在空间位置测量中的高精度定位,进而实现了磁测探头的空间位置高精度测量。     

斜插式超声流量计探头插入深度影响实验研究

研究了DN500和DN1000口径斜插式超声流量计探头安装位置影响误差,针对凸出、相切和凹陷3种探头安装位置分别进行了实验研究.得到了不同探头安装位置对流量计流量测量引入的误差,分析了探头影响误差的来源,深入剖析了流量计表体大小及声道数与探头安装位置引入误差的关系.通过分析给出按照相切位置安装探头的流量计不需进行探头位置影响误差修正,按照凸出位置安装的流量计可以使用修正公式进行修正,修正后流量误差接近于零.凹陷探头修正声道范围影响误差后,流量测量误差变为正值,其探头流场扰动影响需要积累较多数据后根据经验进行修正.     

基于激光双测头的印铁涂层湿膜厚度测量评估系统设计

为满足工业印铁涂层厚度高精度测量需求,基于激光测厚技术,结合机械伺服装置研制了一种非接触、高精度的印铁涂层湿膜厚度测量评估系统。设定激光双测头工作在线性度误差较小的中心范围内,采用激光双测头对印铁表面测量区域的湿膜厚度进行差分测量,根据这些测量值拟合整个金属薄板表面的涂层厚度情况。详细介绍了系统的硬件及软件设计,并对系统进行了精度实验。结果表明系统可以对印铁湿膜厚度进行检测,测量精度达±3.72μm,同时可快速拟合膜厚三维曲面图形,实现湿膜厚度均匀性评估。     

三坐标测量机动态误差混合建模方法

为了建立高精度的三坐标测量机相关性动态误差修正模型,应用偏最小二乘回归法和支持向量机研究动态误差混合建模方法,分析了三坐标测量机的动态误差来源及特点,介绍了偏最小二乘回归法和支持向量机的基本原理及算法,编制了相应的混合建模软件.应用双频激光干涉仪设计了测量机动态误差实验装置,进行了相应的误差分离实验.应用偏最小二乘法确定测量机动态误差主要影响因素,得出坐标变量y、z和x是主要影响因素、测量速度v是次要影响因素的结论.结合主要影响因素分析结果,应用支持向量机和动态误差实验数据建立了测量机的空间动态误差模型,并进行比对和验证,应用混合建模方法建立的修正模型精度可以达到±0.02 μm,高于未利用偏最小二乘法±0.75 μm的建模精度,完全可以用于三坐标测量机相关性动态误差的高精度建模.     

探头扰流对多声道超声波流量计测量结果影响研究

为了研究探头扰流对高精度多声道超声流量计测量结果影响的机理，基于计算流体力学数值仿真技术对超声波流量计内部三维流场进行仿真，并对探头附近流场进行分析。提出了一种用8个面的平均速度替代声道位置平均速度的数据提取方法，适用于扰流对测量结果影响的定量分析。对比未带扰流和带有扰流的仿真模型，结果表明：探头处的扰流对积分结果带来的最大误差为0.60%。用K系数修正消除系统误差后，得到因探头扰流引起的最大积分误差为0.16%。     

板材移动式在线厚度测量系统设计

介绍了一种板材移动式在线厚度测量系统。该系统采用数据库、工控机(IPC)、可编程控制器(PLC)及激光位移传感器,提高了板材的质量以及测量的在线自动化程度。与传统板材检具测量方法相比具有以下优势:第一,采用PLC控制和激光位移传感器测量,具有自动化程度高、在线性高、精度高和测量节拍快的特点;第二,系统实时绘制测量厚度曲线,可以快速直观地看到板材各个测量点位置的实际情况;第三,板材产品数据库的建立有助于企业对板材厚度测量系统的维护,可以快速地通过数据库更新产品信息。     

双参数非线性概率模型的板材腐蚀精度估计

针对金属板腐蚀在线超声动态检测时探头抖动致使超声波入射角变化,引起测量精度低的问题,建立双参数超声波水浸检测误差修正的非线性概率模型,结合函数逼近理论补偿超声入射角引入误差。采用基函数加权组合与三阶拉格朗日插值结合方法,同时对超声波入射角、界面声程双参数与工件声程的函数关系进行最小二乘曲线拟合,得出入射角与检测误差的非线性相关关系。通过对误差补偿算法中非线性概率模型入射角与界面声程变量的迭代运算,利用折射角反向求解入射角,解决检测中超声波入射角不确定问题。在水层厚度30～45 mm范围内,对不同厚度铝板进行检测,结果表明,经模型补偿处理,超声波以0°～8°角入射,板材检测精度为1%,为有效提高腐蚀精度估计提供依据。     

PCB空心线圈的电流测量动态特性研究

PCB空心线圈具有测量准确度高、稳定性和参数一致性好、设计和加工方便等优点,适合用作电子式电流互感器.但由于结构和制作工艺不同于常规空心线圈,因此其电磁参数也不同于常规空心线圈.按通常的单纯优化负载电阻阻值的方法可能无法同时满足高准确度和高动态特性的要求.通过对线圈等效电路模型及电磁参数的分析,提出了在PCB空心线圈的输出端串联一个校正网络并优化配置零极点的方法.仿真及实验结果表明,该方法能有效抑制线圈输出的高频振荡,在保证稳态0.2 S准确度等级的情况下实现了其动态性能的优化.     

基于三维傅里叶变换的胸腹表面测量

鉴于人体胸腹表面三维运动测量在精确放疗等医学领域中的重要应用背景,提出一种三维傅里叶条纹分析与三频时间相位展开相结合的三维傅里叶变换胸腹表面测量方法。投射一幅不同频率三原色余弦条纹组成的图案,每采集一幅图像就能实现相应时刻胸腹表面的三维形状测量;将动态条纹图像序列作为一个三维序列整体,通过三维傅里叶变换并结合三维高斯滤波器提取折叠相位。无干扰时其均方根误差不超过0.005rad,峰谷值误差不超过0.015rad,其抗干扰能力高于二维傅里叶条纹分析和其他胸腹表面三维傅里叶条纹分析方法;通过三频时间相位展开方法进行折叠相位展开,在限定条件下绝对相位的误差不超过折叠相位的误差。理论分析和实验结果表明,本文方法能实现人体胸腹表面的三维动态测量。     

平面几何测量中的图像畸变校正

针对图像畸变对平面图像几何线度精密测量精度的影响,提出一种直接利用标准网格板作为测量基准的畸变校正方法.根据待测物体与网格板处于相同物面时,其图像畸变与网格板图像畸变相同,待测点在网格板图像中相对网格的几何位置不变这一性质,提出直接使用发生畸变的网格板图像作为校正基准来代替通过建模将外部标准转换为摄像机内部基准的畸变校...     

摩托车链板的机器视觉检测

针对摩托车用滚子链外链板的几何尺寸及圆度误差提出了一种基于机器视觉的检测方法。用数字摄像头采集数字图像,通过IEEE1394数字接口卡将采集到的图像传输到计算机。对原始图像进行图像预处理及图像分割。在测量尺寸时,依据图像分割所提取的轮廓,使用自编程序利用最小区域法对圆度误差进行评定,并计算、测量链板的孔径和节距。在同一系统中实现了尺寸及形状误差的非接触测量,分析了测量误差的原因。分析及试验表明,用该方法对摩托车滚子链的几何尺寸及圆度误差进行测量及分析评定是可行的,并具有高效性和实用性。     

五轴机床RTCP检测的轨迹生成与性能比较

对于五轴数控机床来说,伺服系统动态性能有限引起的动态误差是高速高精度运动过程中影响加工精度的主要因素。基于刀尖跟随（Rotation tool centre point,RTCP）功能的机床精度检测是一种较为常见的五轴机床动态性能检测方法,相较于其他方法,具有检测精度高、检测轨迹可变、受其他误差项干扰较少的优点。进行基于RTCP功能的机床精度测量的关键是驱动各运动轴联动的检测轨迹,而现有的检测轨迹生成方式比较简单,没有能够充分的反映机床的动态性能,检测性能目前并不令人满意。采用复杂程度4种不同的RTCP轨迹生成方法即区域弧线、简单函数、复合函数、样条拟合,分别生成了4条RTCP检测轨迹,通过比较这些检测轨迹的检测性能,评判检测轨迹生成方法的优劣性,选出最优的RTCP检测轨迹生成方法,可用于指导RTCP检测轨迹规划。     

基于支持向量回归的小尺寸零件精密测量

为提高小尺寸零件测量精度和速度,提出了基于支持向量回归(SVR)的小尺寸零件精密测量方法。系统以齿形链板为研究对象,对其主要参数进行测量。系统采用透射照明方式,使用A102FCCD数字摄像头采集齿形链板的图像,经过IEEE1394数字接口卡传输到计算机。对含有噪声的原始数字图像实施中值滤波降噪、二值化,轮廓提取及图像旋转等处理,使图像转变成易于检测的单像素宽边缘信息。然后根据齿形链板长度与宽度比例确定待检测区域,以待检测区域内的边缘轮廓上的各像素点构成对应线段的训练集,进行支持向量回归,获得具有亚像素表示的各检测线段的回归函数,并据此对齿形链板的主要参数进行测量。最后,对测量误差进行了分析。测量结果满足零件的公差要求,测量精度可达2 μm。理论分析及实验结果表明,该方法测量速度快,测量精度高,同时对图像平面内旋转、尺度变化、噪声等具有较强的鲁棒性。     

激光—CCD实时、无接触、动态线径测量的研究

非衍射式激光-CCD线径测量方法,由于没有克服光学镜头非线性畸变引起测量误差的可行办法,至今不能得到实际应用。本文提出的计算机测量误差自动修正方法可以有效地解决这个问题,在此基础上,一种小体积、造价低、直径测量范围宽和高精度的线径测量装置得以研制。它在电线厂漆包线生产线上实现了实时、无接触、动态线径测量。     

陀螺效应对精密离心机加速度的影响研究

为了研究精密离心机主轴回转运动模式以提高其加速度精度,以转子刚体动力学为基础分析了精密离心机回转主轴的定点陀螺运动,建立了考虑公转效应的转盘测试点处的精密离心机加速度矢量模型;同时提出了针对精密离心机动态半径测量的内外基准测量法的加速度矢量模型及加速度误差矢量模型;根据给定参数计算并分析了考虑公转效应时的加速度绝对误差值在100g时为5.89 m/s2,相对误差为6‰;而通常精密离心机相对精度要求为10-5～10-6,此时主轴定点陀螺运动的公转不可忽略。     

An experimental method to measure the layer thickness and wave velocity of copper–steel composite board without interface echo

Thickness of each medium layer and velocity of ultrasonic wave propagation in each medium layer of the two-layer composite medium were measured simultaneously based on the method to collect phase information from continuous echo signals on front surface and undersurface. Such measurement was implemented under no interface echo and fixed total thickness of the testpiece. The method can be applied to any two kinds of two-layer composite medium. The paper only used a 35 mm thick copper–steel composite board as an experimental example. Calculated results demonstrated that measuring errors of both thickness and velocity of ultrasonic wave propagation are smaller than 0.2%, indicating the effectiveness of the proposed measurement method.     

单元制造质量零废品控制理论基本模型

基于加工和测量误差瞬时分布的正态性与动态性 ,分析了加工和测量过程中误差的分布的动态特性。同时根据加工误差的动态特性和在线传感器精度的损失特性 ,以及产品质量要求和公差规定 ,给出单元制造质量零废品控制的理论基本模型。论述了零废品控制的基本方案 ,并给出在赋予一定超前控制量情况下实现虚拟负废品控制理论的基本模型