自由曲面轮廓仪机架多目标优化设计

针对复杂机床结构优化过程中,通常难以处理各个设计参数之间的关联关系的问题,提出了一种结合数值模拟和优化算法进行多目标优化设计的方法。在Isight平台中调用SolidWorks和Workbench插件进行试验设计,通过最优拉丁超立方试验设计方法（optimal latin hypercube algorithm,OLHA）设计样本点,用生成的样本点构建泛克里金近似模型,并使用交叉验证证明模型的可靠性和有效性,以最大位移变形量最小和一阶固有频率最大为优化目标,运用多岛遗传算法（multi-island genetic algorithm,MIGA）进行寻优计算来获取最优解。优化后的一阶固有频率为221.31 Hz,较优化前增加了8.43%,最大变形为0.001 888 mm,减小了18.45%,实现了机架的多目标优化设计。     

影响轮廓仪测量精度因素的分析

阐述了影响轮廓仪测量精度的因素——触针针尖半径及触针角度、测量力、测量基准线、测量头移动速度、轮廓仪校准后的基本误差。提出了评定表面粗糙度应依据的基本原则,即测量方向、表面缺陷、测量部位,以及使用轮廓仪测量零件表面粗糙度应注意的问题。     

原子力显微轮廓仪系统的研究

研制了原子力显微镜（AFM）轮廓仪,介绍了AFM轮廓仪的基本原理和系统设计,并展示了多孔Al2O3薄膜、MgAl2O4薄膜和TiN薄膜的表面轮廓图。跟普通光学轮廓仪相比,该系统不需要进行复杂的光路调整,避免了光学元器件带来的误差,且工作行程不受光学孔径的制约,具有操作简单、抗干扰能力强和工作行程大的优点。实验表明,该系统具有良好的重复性、稳定性,横向分辨率为1μm,纵向分辨率为1nm。     

数字光电轮廓仪的研制

论述了数字光电轮廓仪的研制。以 6JA型干涉显微镜为主体 ,分别介绍了相移器设计和控制、图像采集系统、样机控制电路 ,对测试的结果指标进行了分析     

水蒸气润滑干气密封启动过程研究

水蒸气为实际气体,研究水蒸气润滑干气密封的启动过程,对汽轮机密封的启动、运行有重要意义。选用GW模型,由实验确定接触模型参数。经实验确定的接触模型参数为：微凸体曲率半径R=3.7310 μm,微凸体面积密度η=0.1458 μm^-2。在开启过程中,随着转速增加,气膜承载力持续增加,闭合力保持不变,接触力迅速减小至零。当转速达到一定值时,气膜承载力与闭合力相等,此时,密封端面完全脱开。以微凸体曲率半径R为变量时,R增大,接触力增加、气膜承载力减小;以微凸体面积密度η为变量时,η增加,接触力增加、气膜承载力减小。将本文接触模型数据和Etsion等的模型数据对比,分析接触模型参数对开启性能的影响。发现依据本文接触模型数据计算的接触力稍小、开启力稍大、槽根压力稍大,在低转速时,泄漏率稍小、开漏比稍大。     

触针式轮廓测量机构的动态分析及非线性误差的消除

在接触式轮廓测量仪中，性能优良的测量机构是实现高精度轮廓测量的关键。本文介绍了一种新型的十字片贫弹性支承的测量机构，建立了数学模型，对该机构的动态进行了分析，并得到触针测量力变化规律。同时，通过合理设计位移传感器的安装角度，消除了测量中的非线性二次项误差，保证了测量结果的真实性。     

亚纳米级超精细表面微观形貌光电测量技术的现状与发展

通过对亚纳米级超精细表面微观形貌光电测量技术发展现状的介绍，着重阐述了激光差动干涉到同轴式激光表面微观测量的原理，对四种典型同轴式激光轮廓仪的特点以及影响表面微观形貌测量精度和限制测量分辨率的因素进行了分析，介绍了作者关于同轴式激光轮廓仪运用到超精加工金刚石车床上进行纳米级微观形貌在线检测的研究成果。     

An inductance sensor

研制了一种电感式传感器信号处理模块,重点介绍了该模块的组成、原理、性能。通过在Talysurf-4型电动轮廓仪中的应用,表明该模块工作稳定,能满足较高精度要求。     

酸蚀裂缝表面特征:酸化对裂缝导流能力的意义

在酸压施工时,酸液对裂缝表面的非均匀刻蚀使裂缝具有一定的导流能力,但如不是非均匀的刻蚀,停泵后裂缝将会闭合,使得裂缝的导流能力很小.尽管酸液非均匀刻蚀裂缝表面对裂缝导流能力的形成至关重要,但对酸液刻蚀的裂缝表面特征和酸化条件的相关特性却知之甚少.为了研究在酸压过程中的这一重要方面,开发了一种新的表面轮廓仪,可以精确迅速地测量岩样裂缝表面轮廓在酸蚀后的特征变化.表面轮廓仪采用激光来测定到岩石表面的距离,其精度可达0.001 in(1 in=25.4 mm).岩样安放在一个可选择移动增量伺服平台上,此平台可以自动地移动岩样(移动增量一般选择0.025 in),使用该设备扫描标准岩样表面一段时间后,就能获得其外形的三维电子图像,以表征酸蚀后岩样的表面形态.测量了各种酸化情况下的酸蚀裂缝表面特征图,酸蚀裂缝表面特征很大程度依赖于酸化环境,包括酸液类型和强度、过酸速度、酸液滤失速率及岩石类型等,实验表明标准的酸压流体和酸化环境所产生的效果与推荐的酸液流体所产生的最小酸液刻蚀效果是一致的.     

摆臂式非球面轮廓仪的原理与试验

介绍了一种新颖的非球面轮廓仪的测量原理和测量试验,它通过测量非球面与某一参考球面之间的偏离量来唯一确定非球面的面形误差,通过调整测量臂长以及回转轴线与光轴之间的夹角实现对不同非球面的测量。系统主要由高精度两维转台,高刚度测量臂,四自由度微调系统和高精度扫描测量传感器组成,并分别在VC++6.0与MATLAB平台上开发了测控软件以及数据处理软件。该测量方法的优点是测量所需传感器量程小,测量运动为一个简单的回转运动;缺点是测量调整自由度多,校准困难。建立了测量系统的数学模型,通过测量数据与名义面形之间的非线性优化,在获得面形误差的同时获得了非球面面形参数误差。通过测量多条截线实现了对非球面面形的全口径检测。最后对直径200 mm,顶点曲率半径1 400 mm的凹形抛物面镜进行了测量,结果表明,系统重复精度优于0.8 μm,精度优于1 μm。