基于光栅感知的直线导轨运动误差在线测量方法研究
发布时间：2023-03-19 03:30
精密/超精密产品不仅在日常生活、军事国防和航空航天等领域内发挥着日益重要的作用,而且这些领域对它们的精度要求也越来越严苛。机床作为精密/超精密产品的加工母机,其工作精度影响着产品的精度;三坐标测量机(Coordinate measuring machine,CMM)作为精密/超精密产品的检测母机,其测量精度控制着产品的质量。因此,如何提高机床/CMM的精度等级一直是工业界密切关注的重大问题。直线导轨作为机床/CMM的关键部件,其运动误差既影响着机床/CMM的精度等级,又是误差补偿模型的关键参数。此外,运动误差还能够实时反映出机床/CMM的运行状态。因此,在线测量直线导轨的运动误差具有重要的工程价值与科学意义。相关的测量方法虽然较多,但仍不能满足工业界的需求,尤其直线导轨处在复杂的工况下。为此,本文提出了一种新的直线导轨运动误差在线测量方法,它利用线性光栅系统和柔性机构构建新型探头,通过多探头误差分离算法和新型探头所构建的多步式测量系统,测量出直线导轨的运动误差。此外,新型探头为多步式测量系统与导轨滑块的集成提供了可能性。对于该方法,本文对其基础理论和关键技术进行了深入的研究和系统的分析...
【文章页数】：171 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的背景及研究的目的和意义
1.2 直线导轨运动误差测量的研究现状
1.3 多探头误差分离算法的研究现状
1.4 线性光栅系统的研究现状
1.5 柔性机构的研究现状
1.6 本文的研究思路与内容
第2章 多探头误差分离算法及其影响因素分析
2.1 引言
2.2 频域三点法的误差分离原理及有效性仿真验证
2.2.1 频域三点法的误差分离原理
2.2.2 频域三点法有效性的仿真验证
2.3 频域三点法计算精度的影响因素分析
2.3.1 测量噪声的影响
2.3.2 探头间距误差的影响
2.3.3 导轨定位误差的影响
2.3.4 探头增益系数误差的影响
2.4 空域四点法的误差分离原理及有效性仿真验证
2.4.1 空域四点法的误差分离原理
2.4.2 空域四点法有效性的仿真验证
2.5 空域四点法计算精度的影响因素分析
2.5.1 测量噪声的影响
2.5.2 探头间距误差的影响
2.5.3 导轨定位误差的影响
2.5.4 探头增益系数误差的影响
2.6 本章小结
第3章 位姿偏差对线性光栅系统输出的影响及其实验验证
3.1 引言
3.2 线性光栅系统的工作原理及光学建模
3.2.1 成像扫描式线性光栅系统
3.2.2 干涉扫描式线性光栅系统
3.3 莫尔条纹的数学解析
3.3.1 莫尔条纹特征参数的辨识
3.3.2 噪声对辨识算法的影响
3.3.3 辨识算法的仿真验证
3.4 位姿偏差对莫尔条纹特征参数的影响分析
3.4.1 单项偏差对莫尔条纹特征参数的影响
3.4.2 多项偏差对莫尔条纹特征参数的影响
3.5 位姿偏差对线性光栅系统输出信号相位的影响分析与验证
3.5.1 基于莫尔条纹特征参数的输出信号模型建立
3.5.2 位姿偏差对输出信号相位影响的仿真分析
3.5.3 位姿偏差对输出信号相位影响的实验验证
3.6 本章小结
第4章 基于光栅感知和柔性传动的新型探头设计及特性分析
4.1 引言
4.2 探头柔性机械本体的设计准则
4.3 探头柔性机械本体的构型
4.3.1 常用柔性导向机构的对比分析
4.3.2 常用柔性放大/转向机构的对比分析
4.3.3 探头柔性机械本体的构型
4.4 切口型柔性铰链的柔度建模
4.5 串/并联型柔性机构的柔度建模
4.6 柔性机械本体关键模块的柔度建模及特性分析
4.6.1 导向模块的柔度建模及特性分析
4.6.2 放大模块的柔度建模及特性分析
4.7 新型探头的特性分析
4.7.1 水平式探头的特性分析
4.7.2 垂直式探头的特性分析
4.8 本章小结
第5章 直线导轨运动误差在线测量方法的实验验证
5.1 引言
5.2 多步式测量系统的搭建
5.3 新型探头性能参数的校核
5.3.1 水平式探头性能参数的校核
5.3.2 垂直式探头性能参数的校核
5.4 基于误差在线测量方法的直线导轨运动误差测量及验证
5.4.1 直线度误差EYX与偏摆误差ECX
5.4.2 直线度误差EZX与俯仰误差EBX
5.4.3 滚转误差EAX
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3764462
【文章页数】：171 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的背景及研究的目的和意义
1.2 直线导轨运动误差测量的研究现状
1.3 多探头误差分离算法的研究现状
1.4 线性光栅系统的研究现状
1.5 柔性机构的研究现状
1.6 本文的研究思路与内容
第2章 多探头误差分离算法及其影响因素分析
2.1 引言
2.2 频域三点法的误差分离原理及有效性仿真验证
2.2.1 频域三点法的误差分离原理
2.2.2 频域三点法有效性的仿真验证
2.3 频域三点法计算精度的影响因素分析
2.3.1 测量噪声的影响
2.3.2 探头间距误差的影响
2.3.3 导轨定位误差的影响
2.3.4 探头增益系数误差的影响
2.4 空域四点法的误差分离原理及有效性仿真验证
2.4.1 空域四点法的误差分离原理
2.4.2 空域四点法有效性的仿真验证
2.5 空域四点法计算精度的影响因素分析
2.5.1 测量噪声的影响
2.5.2 探头间距误差的影响
2.5.3 导轨定位误差的影响
2.5.4 探头增益系数误差的影响
2.6 本章小结
第3章 位姿偏差对线性光栅系统输出的影响及其实验验证
3.1 引言
3.2 线性光栅系统的工作原理及光学建模
3.2.1 成像扫描式线性光栅系统
3.2.2 干涉扫描式线性光栅系统
3.3 莫尔条纹的数学解析
3.3.1 莫尔条纹特征参数的辨识
3.3.2 噪声对辨识算法的影响
3.3.3 辨识算法的仿真验证
3.4 位姿偏差对莫尔条纹特征参数的影响分析
3.4.1 单项偏差对莫尔条纹特征参数的影响
3.4.2 多项偏差对莫尔条纹特征参数的影响
3.5 位姿偏差对线性光栅系统输出信号相位的影响分析与验证
3.5.1 基于莫尔条纹特征参数的输出信号模型建立
3.5.2 位姿偏差对输出信号相位影响的仿真分析
3.5.3 位姿偏差对输出信号相位影响的实验验证
3.6 本章小结
第4章 基于光栅感知和柔性传动的新型探头设计及特性分析
4.1 引言
4.2 探头柔性机械本体的设计准则
4.3 探头柔性机械本体的构型
4.3.1 常用柔性导向机构的对比分析
4.3.2 常用柔性放大/转向机构的对比分析
4.3.3 探头柔性机械本体的构型
4.4 切口型柔性铰链的柔度建模
4.5 串/并联型柔性机构的柔度建模
4.6 柔性机械本体关键模块的柔度建模及特性分析
4.6.1 导向模块的柔度建模及特性分析
4.6.2 放大模块的柔度建模及特性分析
4.7 新型探头的特性分析
4.7.1 水平式探头的特性分析
4.7.2 垂直式探头的特性分析
4.8 本章小结
第5章 直线导轨运动误差在线测量方法的实验验证
5.1 引言
5.2 多步式测量系统的搭建
5.3 新型探头性能参数的校核
5.3.1 水平式探头性能参数的校核
5.3.2 垂直式探头性能参数的校核
5.4 基于误差在线测量方法的直线导轨运动误差测量及验证
5.4.1 直线度误差EYX与偏摆误差ECX
5.4.2 直线度误差EZX与俯仰误差EBX
5.4.3 滚转误差EAX
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3764462
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