一维球列在数控机床误差检测中的应用

提出了使用一维球列检测数控机床几何误差的方法，介绍了一线球列结构特点，测量机床几何误差的原理，以及采用一维球列法测量机床轴向定位误差、直线度误差、俯仰与偏摆角运动误差、滚转角误差。垂直度误差的结果．它可以测量机床的全部２１项误差，具有精度高、效率高、价格低的优点，在机床的误差检测和补偿中具有一定的用途．     

四轴坐标测量中转轴位置参数标定和数据整合

为解决旋转工作台在装配过程中产生的安装误差,旋转轴与坐标测量机Z轴不平行,因而造成整体检测精度不够这一难题,提出了旋转轴空间位置参数标定的新方法:设计专用标定工装,通过找正和测量标定工装的基准面和基准孔特征要素,得到旋转轴所在空间直线方程,从而实现旋转轴空间位置参数的标定。实验结果表明该方法简单、高效,基于该工装的旋转轴空间参数标定方法与数据整合算法适合航空发动机叶片高精度的检测。     

拟合精度约束下航发叶片在机测量采样策略

测量点数量是影响航空发动机叶片复杂曲面在机测量效率的关键因素，为了在满足拟合精度要求的情况下最少化测量点数量，提出了一种考虑拟合精度的叶片在机测量采样方法。首先，根据叶身曲面测量的评价特点，将评价曲面的拟合精度降维成评价一组截面轮廓的拟合精度，建立了度量不同拟合曲线之间误差关系的模型。接着，使用放缩变换从误差关系模型中剥离出拟合误差，并推导出拟合误差的上界模型。进一步以拟合误差上界满足给定拟合允差为约束，依据逼近误差原理迭代计算出最少测量点数量。最后，选择离心式叶轮为对象，在保证在机测量结果拟合精度要求的前提下，验证了此方法能够减少测量点数量以提升测量效率，这为优化曲面类零件的在机测量工艺提供了一种新方法。     

并联机床的运动学标定

并联机床具有刚度高、动态性能好、加工效率高等特点,已在大型航空结构件的加工等领域得到了成功应用.运动学标定是并联机床重要的精度保证手段之一.本文从误差建模、位姿测量、误差辨识及误差补偿等方面介绍了并联机床的运动学标定方法,并具体介绍了一台国产并联机床的运动学标定试验及相关研究.     

非接触测量中三种标定方法与精度评价

介绍了目前常用的三种回转轴标定方法标定原理和数据拼合算法。通过标定球不同位置旋转测量实验来比较并验证这三种标定方法测量精度的高低。实验结果表明基于"测试工装"标定方法较基于高度不同的两个标准球标定方法和基于一个标准球的标定方法精度更高,达到了数微米,其误差主要取决于标定工装基准面和基准孔的形位公差值的大小以及千分表找正工装的精度。基于"测试工装"标定方法更适合航空发动机叶片高精度高效率检测的要求。     

基于平面模板自由拍摄的双目立体测量系统的现场标定

 摄像机标定是基于光学摄像的立体测量技术中的一个十分重要的步骤，标定精度直接影响系统测量的精度和稳定性。本文提出并实现了一种简便易行的双目立体测量系统现场标定方法：利用一块特殊设计的具有不同大小圆形特征点的平面标定板，在无需控制任何运动参数的情况下，双目测量系统只需对标定板在不同角度自由拍摄一组图像即可方便地实现系统标定。该方法在已有单摄像机标定算法的基础上，加入对双摄像机相对位置和姿态的优化，同时考虑了镜头的非线性畸变，达到了较好的标定结果。另外，提出的图像点与其空间点的对应算法具有良好的稳定性，即使由于环境或摄像机摆放位置等因素的影响，一些标定板上的特征点不能被摄像机拍摄到，或者不能被正确识别时，仍然能进行标定工作。标定实验和系统标定后的三维重建结果验证了该方法的有效性。     

融合视觉与力觉的卫星装配误差在线测量与补偿方法

针对机器人卫星装配阶段舱板与主框架装配精度低、装配干涉力过大的问题,提出了一种融合视觉与力觉的卫星装配误差在线测量与补偿方法。利用视觉检测装置建立卫星舱板与主框架装配误差在线测量系统,并完成了双目标定、机器人手眼标定、其他部件相对位姿的标定,提出了卫星舱板与主框架装配误差补偿控制方法,实现了装配误差实时测量与精确补偿;同时,通过力觉检测装置完成了机器人末端负载辨识与重力补偿,实时测量卫星舱板与主框架装配干涉力,实现了卫星柔性装配。试验结果表明,采用融合视觉与力觉的卫星装配误差在线测量与补偿方法后,卫星舱板与主框架装配误差控制在0.2 mm以内,装配干涉力小于50 N,满足了卫星装配的精度需求,证明本文所提方法的有效性和稳定性。     

相位偏移干涉测量中移相误差补偿技术研究

 在相位偏移干涉测量技术中,一阶线性和二阶非线性移相误差是产生相位检测误差的主要因素。在研究移相误差对相位偏移干涉法测量精度影响的基础上,提出五步移相算法一阶线性和二阶非线性移相误差补偿技术。该方法从相位偏移干涉图中拟和出移相过程中存在的移相误差,对五幅算法结果进行误差修正。试验证明移相器存在 10%一阶线性误差和 1 %二阶非线性误差时,五幅算法相位检测误差为 0.12弧度;采用该补偿方法可以将相位测量精度减少到 0.02弧度,相当于采用氦氖激光器的倍程干涉仪中位移测量精度从 6.0 nm提高到 1 nm。     

激光干涉位移测量系统的环境误差补偿

激光干涉仪在长度测量领域应用十分广泛,然而其测量精度直接受环境的影响,特别是空气折射率变化会引入标尺误差。通过对激光干涉位移测量原理及其误差源的研究分析,建立了环境误差补偿模型,消除了零点误差和空气折射率误差。设计了分别适用于环境条件好、小量程测量的双干涉自补偿系统和适用于复杂环境、大量程测量的多点测量综合修正的补偿系统,对环境误差进行修正。     

双轴转台误差对IMU标定精度的影响分析

转台误差影响惯性测量组件标定精度,从某种意义上讲,标定的精度就直接决定惯性器件的使用精度。研究双轴转台水平误差及非正交误差对标定结果的影响。首先,建立标定模型以及转台误差模型,通过余弦矩阵将转台误差引入标定模型中,从理论上分析了转台误差对加速度计及陀螺标定精度的影响,最后进行了仿真分析。分析表明：转台水平误差对加速度计及陀螺的标定系数的影响较小,可以忽略;而转台非正交误差对加速度计和陀螺标定影响较大,特别对加速度计和陀螺安装误差系数影响较大,能够导致同量级的误差。     

复杂曲面零件五轴加工刀轴整体优化方法

 针对复杂曲面零件五轴加工中刀轴矢量变化剧烈、严重影响工件表面加工质量的问题,提出一种基于临界约束的五轴刀轴矢量整体优化方法。首先,构造了给定切触点处所有可行摆刀平面,并在摆刀平面内根据临界约束计算出临界刀轴矢量,在获得临界刀轴矢量的基础上,对其进行平面映射,建立了刀轴摆动的初始可行域;其次,通过对初始可行域进行均匀离散,根据离散点之间相对位置关系构造邻接矩阵,并结合最短路径搜索算法获得了初始参考刀轴,从而构造了新的刀轴摆动可行域;最后,建立当前切削行内无干涉且相邻刀轴变化最小的刀轴矢量优化模型,实现自由曲面五轴加工无干涉刀轴矢量的光滑控制。两种自由曲面叶轮的加工算例分析表明,采用本文方法获得的刀轴矢量可以明显改善机床的运动性能,避免了刀具干涉的产生,可提高复杂曲面零件的加工质量与效率。     

自由曲面叶轮的四坐标数控加工研究

 针对自由曲面叶轮的四坐标加工,提出了一种刀轴矢量的确定方法。给定工作台倾斜角度和刀具后跟角,四坐标加工的刀轴矢量必然位于这两个角度确定的两个圆锥面上。通过对两个圆锥面求交并结合叶轮加工的实际特点,给出了自由曲面叶轮四坐标加工刀轴矢量的计算方法。根据得到的刀轴矢量,计算相应的侧偏角,从而可将五坐标加工的理论和方法直接应用于四坐标加工中。算例表明,该方法合理可行,能够有效提高四坐标加工效率、降低叶轮加工成本,并可推广至一般曲面的四坐标加工以及五轴四联动加工。     

Systematic Geometric Error Modeling for Workspace Volumetric Calibration of a 5-axis Turbine Blade Grinding Machine

A systematic geometric model has been presented for calibration of a newly designed 5-axis turbine blade grinding machine. This machine is designed to serve a specific purpose to attain high accuracy and high efficiency grinding of turbine blades by eliminating the hand grinding process. Although its topology is RPPPR (P: prismatic; R: rotary), its design is quite distinct from the competitive machine tools. As error quantification is the only way to investigate, maintain and improve its accuracy, calibration is recommended for its performance assessment and acceptance testing. Systematic geometric error modeling technique is implemented and 52 position dependent and position independent errors are identified while considering the machine as five rigid bodies by eliminating the set-up errors of workpiece and cutting tool. 39 of them are found to have influential errors and are accommodated for finding the resultant effect between the cutting tool and the workpiece in workspace volume. Rigid body kinematics techniques and homogenous transformation matrices are used for error synthesis.     

单轴旋转惯导系统多位置对准技术研究

单轴旋转惯导系统很容易实现多位置对准,在初始对准中通过改变姿态矩阵,可以提高惯导系统的可观测度,从而提高初始对准的精度.推导了单轴旋转惯导系统的误差方程,在分段线性定常系统理论的基础上,利用奇异值分解的方法,对多位置对准时系统各状态变量的可观测度进行了分析.分析了旋转轴不正交误差对初始对准精度的影响,结果表明旋转轴不正交误差严重影响对准精度,需要对旋转轴不正交误差进行标定和补偿.提出了一种旋转轴不正交误差的标定方案,并对该方案进行了仿真分析,验证了该方案的可行性.     

激光陀螺四位置寻北仪提高精度方法

为消除激光陀螺零偏和常值漂移的影响,采用四位置方案来实现高精度寻北。本文简述了单轴激光陀螺四位置寻北方案,给出了陀螺敏感轴与机体系前向偏差角标定方法,研究了寻北仪在倾斜基座下数据补偿算法。本文研究了由于在四个位置上电机转动不到位所引起的误差补偿算法。通过对寻北仪系统测试,采用电机转动不到位补偿后数据标准差降低了0.02º,激光陀螺寻北仪系统达到了高精度快速寻北的要求。     

一种机床旋转头的配重方法

本文阐述了关于机床旋转头因重力在不同位置对于驱动电机的影响而进行平衡的一种方法.     

数控机床校准周期的合理确定

从具体实际出发，充分分析影响机床最终加工精度的诸多因素，应用田口方法科学合理地确定数控机床的最佳校准周期，保障机床加工过程的质量控制。     

Five-axis flank milling tool path generation with curvature continuity and smooth cutting force for pockets

In order to ensure machining stability, curvature continuity and smooth cutting force are very important so as to meet the constraints of both cutting force and kinematics of machine tools. For five-axis flank milling, it is difficult to meet both of the constraints because tool path points and tool axis vectors interact with each other. In this paper, multiple relationships between tool path points and tool axis vectors with cutting force and kinematics of machine tools are established, and the strategies of corner-looping milling and clothoidal spirals are combined so as to find feasible solutions under both of the constraints. Tool path parameters are iterated by considering the maximum cutting force and the feasible range of the tool axis vector, and eventually a curvature continuity five-axis flank milling tool path with smooth cutting force is generated. Machining experimental results show that the conditions of cutting force are satisfied, vibration during the process of machining is reduced, and the machining quality of the surface is improved.     

基于直线成像特征的视觉测量系统综合标定方法

针对视觉测量系统存在复杂系统误差的特点,提出一种基于直线成像特征的系统综合标定方法,有效地保证了测量精度.该方法通过对1等量块的平行直线边缘提取,建立量块边缘空间物点位置和像点位置的原始对应关系,利用量块边缘的理想直线特征,通过统计计算对测量系统进行综合标定,建立描述空间物点位置和像点位置的相互对应关系的二元三次标定函数.对在测量范围内不同方位的量块进行多次测量,表明使用这种标定方法标定的视觉测量系统的测量精度能够达到.     

数控机床几何误差测量研究现状及趋势

数控机床作为现代制造加工业的"工业母机",是衡量国家制造业的重要标志。随着技术的发展,对机床加工精度的要求越来越高。因此,我国数控机床精度和精度保持性面临着严峻的挑战,如何快速准确测量数控机床的各种误差成为该领域的一个研究热点和重点。首先从测量仪器角度以及测量策略研究角度回顾了数控机床激光干涉测量、激光跟踪测量、空间体积误差测量、球杆仪测量、平面光栅测试、R-Test、标准件测试等主要几何误差综合测量方法,并对热误差、力误差等相关研究做了简要回顾。在此基础上,分析了当前数控机床误差测量面临的主要挑战以及下一步的发展趋势,为国产数控机床误差测量方法与技术发展提供了建议。