精密离心机主轴回转误差测量仿真技术研究

精密离心机主轴回转误差直接影响精密离心机动态半径的测量、离心加速度输出精度以及精密离心机主轴运行安全性,必须精确测量主轴回转误差参数。介绍一种应用三个电容测微仪测试并分离主轴回转误差与圆度误差的方法,利用MATLAB对三只电容测微仪安装角度误差、主轴全周采样点数、测试系统本底噪声对主轴回转误差测试结果影响进行仿真分析,得出采样点数N、测微仪安装角度误差δα、δβ以及测试系统本底噪声对回转误差分离的影响,基于仿真结果确定了10-6量级精密离心机主轴回转误差测量的几个工程参数。该方法已应用于某高精度精密离心机主轴回转误差精密测试中,实测表明,转速在300rpm内精密离心机纯回转误差测量结果为0.25μm,满足10-6量级高精度精密离心机的研制指标需求。     

基于电子水平仪的转轴倾角回转误差测量方法

测量竖直轴系倾角回转误差时,一般通过坐标系旋转法建立误差模型,利用傅里叶分析法分离误差得到。提出了基于几何学的倾角回转误差建模方法,得到了与坐标系旋转法一致的物理模型,建模过程更加简单。分别通过曲线拟合法和傅里叶分析法实现误差分离,并仿真分析了曲线拟合法和傅里叶分析法的误差分离精度。实验测得某型精密单轴转台倾角回转误差平均值、均方值分别为0.165″和0.186″,并得到各测量点处倾角回转误差实时测量值。     

精密离心机动态俯仰失准角的定位测量技术研究

精密离心机动态俯仰失准角是影响精密离心机输出加速度精度的一个重要分量,必须进行精确测量,并将其作为影响因子补偿到精密离心机加速度输出模型中,使精密离心机输出高精度的加速度信号;文章介绍利用一只电容测微仪和外基准测量精密离心机动态俯仰失准角的方法,通过在精密离心机转盘上挖两个定位槽,采用定位测量法测量定位槽之间的部分相对于地球表面的俯仰失准角,并利用高低G值下的点对点测量值相减消除被测表面的形状误差,得到精确的俯仰失准角测试信号;对定位测量法的原理进行了介绍和论证,并开展了测试试验验证,证明该测量方法是可行的。     

精密离心机动态半径的定位测量技术研究

精密离心机动态半径是影响精密离心机输出加速度精度的主要参数。对于高精度精密离心机的研制,必须对动态半径进行精密测量,并将测量结果作为补偿分量加入到精密离心机输出加速度修正数学模型中,以获得精确的加速度信号,同时为精密离心机输出加速度的精确评定奠定基础。本文介绍了精密离心机动态半径的外基准定位测试技术,包括多个定位平台的定位测试技术论证、测试系统配置等。该方法已应用于某高精度精密离心机动态半径测量中,实测结果表明,采用这种测量方法,动态半径的测量标准差为σ=0.21μm,其测量精度满足高精度精密离心机研制的技术指标要求。     

滚转角误差的光学精密测量技术研究

提出了基于两点法的精密移动台滚转角测量新方法,可以将移动台滚转角误差与参考镜角形状误差分离开来.实验结果表明,滚转角误差的测量重复性精度可达0.05',这个值是由测量系统稳定性决定的.     

金刚石刀具nm级表面轮廓质量多参数集成测量方法

为有效解决金刚石刀具表面轮廓质量评价指标分散、无法进行全面系统测量的难题,基于原子力显微镜和超精密回转轴系,提出了实现前后刀面粗糙度、刃口锋利度和刃口微豁三个关键指标的集成测量方法。根据金刚石刀具表面轮廓质量的测量要求,以原子力显微镜扫描系统、气浮隔振平台、二维移动平台以及精密回转轴系为基础构建测量系统,精确测量了金刚石刀具刃口附近的表面微观形貌;采用基于MATLAB开发的专用测量软件对原始数据进行处理,得到金刚石刀具前后刀面粗糙度值、刃口锋利度值和刃口微豁范围;并对测量误差进行了分析,提出了控制要求。通过上述自主开发的测量仪器,可以高效、完整地描述金刚石刀具表面轮廓质量,能够实现nm级粗糙度、亚μm级锋利度以及μm级微豁的准确测量。     

小范围回转轴系测角误差测试方法

为了提高小范围回转轴系测角误差的测量精度,用自准直经纬仪测量测角误差的原理和方法,对影响测量结果的误差源进行了分析,仿真结果表明被测轴系轴线倾斜角度是最主要的误差源.基于误差模型提出了利用最小二乘估计辨识失调参数进而分离引入误差的方法,以实现测角误差的高精度测量.以精度为2″的单轴位置转台为受检对象进行实验验证,相比常规方法的测试结果-309.1″~428.6″,本文方法的测试结果为-0.89″~1.01″和-1.01″~0.93″,测试误差为0.70″和0.78″,消除了设备失调引入的测试误差.该方法具有设备简单、操作便捷,可实现小范围回转轴系测角误差的高精度测试,解决小范围回转轴系工程测试难题.     

天文定位中倾角传感器的标定

为提高天文定位系统的定位精度,减小倾角传感器安装误差对系统水平测量精度的影响,对系统中倾角传感器的安装参数标定及校正进行了研究.首先,给出基于倾角传感器的天文定位系统工作原理,分析倾角传感器安装过程中存在的误差源.然后,提出一种通过对天文定位系统进行改造,利用系统自身完成倾角传感器安装参数标定的方法,并给出了倾角测量数据的校正算法.最后,建立三视场天文定位系统仿真测试平台,对标定方法的性能进行了分析和验证.实验结果表明:该倾角传感器安装参数标定方法的标定精度与倾角传感器自身测量精度保持一致,在全量程范围内校正后的倾角测量结果最大误差为4.315 5″,基本满足天文定位系统中高精度倾角测量要求.     

精密离心机动态半径测试方法研究与实现

为了对精密离心机动态半径进行有效的测量,提出了一种基于外基准的定点定位测量方法,并利用电容测微仪、24位高精度PXI数据采集卡搭建了动态半径测试系统;在测试过程中,首先对离心机动态半径数据进行等角度采样,然后精确提取精密离心机定位平台所在的转盘外边缘的局部数据,再将不同转速下的局部数据进行点对点的比较,计算出动态半径;对测量结果的不确定度进行了评定,评定结果表明,本文提出的测试方法能够实现对精密离心机动态半径较高精度的测量。     

红外地平仪地球模拟器光学校准精度分析

针对适用于双圆锥扫描红外地平仪地面检测体积相对较大的地球模拟器,使用两台电子经纬仪建立三维坐标测量系统,采用全测角的方法计算并实时显示被测点的三维坐标值,可以大大提高光学校准精度。基于坐标值的计算以及地球模拟器的模拟原理,首先对地球模拟器进行精密校准,然后基于误差传递公式计算直角坐标的校准测试误差,对光学校准精度进行分析,最终实现红外地球敏感器姿态角测量的误差分析。计算与实际测量结果表明,通过使用实时三维测量系统对地球模拟器进行精密校准后,双圆锥扫描红外地平仪的姿态角模拟测试误差可降低到0.01°以下。验证了该测量系统在大型航天地面检测设备中的有效性与实用性。     

基于误差递减修正法的非球面超精密加工

误差滤波和分离技术是超精密加工中的关键技术之一。采用误差递减法修正加工路径,利用修正的高斯权函数对测量表面进行滤波处理,设计并完成了整个误差递减系统,实现非球面的超精密车削加工,并在很大程度上提高其表面精度(P-V值)。通过实验验证,利用该加工方法,提高了加工效率,可明显地提高非球面的表面精度,最终达到面形精度小于200nm。     

离心机动态失准角测量方法的研究

针对精密离心机动态失准角测量中存在的问题,提出以双轴光电自准直仪为核心测量仪器的失准角测量方法,在测量系统中采用真空光路屏蔽技术,减少了由于测量环境空气扰动带来的误差。对组成测量系统的各环节进行了误差分析与设计,理论分析与实验表明系统测量不确定度可达到0 2″。     

基于Labview的薄壁件外形精密测试系统设计

针对接触式测量方式在精密检测过程中触针易磨损、扫描速度较慢和扩展性差等问题,开发了基于虚拟仪器和激光三角法的散热片外形精密测试系统。对散热片外形尺寸的测量原理进行了分析,并对测试系统硬件结构、软件结构、数据采集和滤波算法等关键技术进行了研究,给出了圆弧半径的具体测量评定方法。     

共轭涡旋光干涉精密位移测量方法与系统

为实现高精度大量程精密位移测量，提出了一种基于涡旋光共轭干涉的精密位移测量方法。通过建立位移过程中涡旋光共轭干涉图样的旋转角弧度与位移之间的数学关系，实现了对旋转角弧度的精确提取，得到了高精度的精密位移测量结果。基于该原理对测量方案进行了光学系统设计与仿真，研制了实验系统并进行了实验测试。当标准位移为20 nm时，实验测量结果的误差为25 pm，相对误差为0.13%，证明了所提亚纳米级精密位移测量方案的有效性。所提系统还可通过计量干涉图样旋转圈数进行大测量范围的精密位移测量。实验结果表明，所提方案可在30μm范围内实现精密位移测量。     

零锁区激光陀螺空间异面孔系投影角测量误差分析

针对异面腔零锁区激光陀螺深小孔系测量中准确性和稳定性差的问题,分析了异面腔零锁区激光陀螺深小孔测量中误差产生的原因。建立了倾角误差对空间异面孔系投影角的影响方程,发现空间异面孔系的倾角变化会改变投影角,当倾角为16时,倾角误差会以30%的分量加权到投影角误差中,并采用UG软件进行了仿真验证。采用最小二乘拟合的方法分析了影像测量仪的采点误差对角度的影响,发现了增加测量点数由2点增加到10点,超大采点误差的影响会减少至原来的50%。该方法增加了零锁区激光陀螺测量的稳定性。     

光学测试 光学测试理论

TB9212006054584几种平面度误差分离方法的分析=Analysis on severalmethods of flatness error separation[刊,中]/李晓飞(东北大学机械工程与自动化学院.辽宁,沈阳(110004)),张镭…//宇航计测技术.—2006,26(2).—4-7,50介绍了多测头平面度误差分离的几种方法,包括递推逐次两点法、最小二乘逐次两点法、二维频域直线三点法等,并对这些方法存在的问题作了简要说明。最后指出相对于直线度误差分离技术已经趋于成熟而言,平面度误差分离技术还存在诸多问题有待于解决。图5参5(严寒)光学测试 光学测试理论…     

基于点自动对焦传感器的菲涅耳微结构超精密在位测量

由于菲涅耳结构存在较大倾角且离线测量会引入原点误差，为实现菲涅耳微结构的超精密在位测量，构建了基于点自动对焦传感器的在位测量系统，并研究开发了配套的位置标定与温度补偿算法。首先，对于测量结果的核心影响因素——温度进行相关性分析，并通过高斯过程对其进行补偿，使得测头测量误差下降至未补偿前的39%；其次，为保证测头扫描路径通过所测微结构中心，以避免曲面重构过程中引入对齐误差，在测量前利用标准球面对测头的位姿进行预标定；最后，利用该套设备对菲涅耳微结构进行测量并分析了测量结果。实验结果表明，所组建的系统相比基于光谱共聚焦的在位测量系统能够更有效地评估菲涅耳结构形貌，相比离线白光干涉测量系统可获得更精准的结果。     

基于标志点的三维拼接立体偏折法

立体偏折法作为一种非接触式镜面表面三维测量方法,近年来发展迅速。为了解决传统立体偏折法难以测量较大倾角曲面的问题,提出了一种基于标志点的三维拼接立体偏折法。先利用立体偏折法测量不同视角下的曲面子区域的三维点云,同时通过立体视觉测量样品台上标志点的三维坐标,使用标志点坐标进行粗拼接,再通过迭代最近点算法进行精拼接,最终重构出完整的三维面型。实际搭建了一套三维拼接立体偏折测量系统,测量了一个倾角25.8°的光滑凸球面反射镜,拼接后球面拟合误差在3μm以内。实验结果验证了方法的可行性,对立体偏折法应用于大口径和大倾角的复杂光学曲面三维测量具有借鉴意义。     

高温超导转变温度电输运测量的影响因素研究

介绍了一种基于小型制冷机的高温超导转变温度测量装置,并且探究了在这套装置基础上进行实验所需要的测试条件。实验包括三项内容:(1)比较了电流换向法、三点Delta法以及偏置欧姆法三种消除热电势的方法,并最终决定采用适合本装置的电流换向法进行测量;(2)对通入样品的测试电流大小对测试的影响进行了研究,进而确定了进行高温超导材料转变温度测试时所通入电流的范围;(3)对钇系和铊系两种高温铜氧化物超导体进行反复测量,确定最大重复性误差小于0.4K。     

基于改进倾斜刃边法的光电成像系统MTF高准确度测试

提出一种能高准确度测试光电成像系统调制传递函数的改进的倾斜刃边法.利用一种自动确定高低阈值的改进Canny算子提取边缘位置点,对提取到的边缘位置点进行线性拟合求得刃边倾角,在利用费米函数拟合边缘扩散函数的过程中,提出一种邻域平均值和设定误差容限的多重去噪改进方法.通过仿真与物理实验证明了本文方法的有效性,并分析了刃边倾角、噪声变化对本文方法与传统方法MTF测试准确度的影响.实验结果表明:本文方法的调制传递函数测试准确度达到0.004 9,重复准确度达到0.003 1,皆优于传统方法;说明其具有较高的测试准确度和良好的测试重复性,并且具有较强的抗噪性,基本不受刃边倾角变化的影响.