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非接触式在机测量系统设计与应用

测控技术 2024年第8期43卷 15-22页

作者：李书奇高晓兵西安工业大学机电工程学院陕西西安710000

为了提高复杂曲面结构零件铣削过程中的在机测量效率,提出了基于线激光轮廓传感器的非接触式在机测量系统。首先,依据在机测量需求设计了测量系统的系统组成、数据通信方式和指令协同模式。然后,建立了传感器安装位姿校准数学模型,设计... 详细信息

为了提高复杂曲面结构零件铣削过程中的在机测量效率,提出了基于线激光轮廓传感器的非接触式在机测量系统。首先,依据在机测量需求设计了测量系统的系统组成、数据通信方式和指令协同模式。然后,建立了传感器安装位姿校准数学模型,设计了非接触式校准流程,实现了传感器安装位姿的标定。最后基于典型飞机结构件加工过程完成了非接触式在机测量应用。在五轴立式加工中心进行了测量实验,结果表明系统允许的最大误差不超过±20μm,实验结果验证了所搭建的在机测量系统的实用性和有效性。

关键词：在机测量非接触式测量激光测量线激光数控机床

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基于在机测量点集配准的工件位姿自适应调整算法

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机械制造与自动化 2024年第3期53卷 190-194,208页

作者：贾壮军李勇杭州海康机器人股份有限公司西安研发分公司陕西西安710076 兰州交通大学机械工程学院甘肃兰州730070

针对工件位姿变化所导致的加工轮廓误差控制问题,设计一种基于在机测量点集的配准算法。在理论测量面与实际测量面上分别选取参考测量点建立对应的局部坐标系,通过坐标系重合实现初始配准;通过初配准后的测量点集建立基于最小二乘距离... 详细信息

针对工件位姿变化所导致的加工轮廓误差控制问题,设计一种基于在机测量点集的配准算法。在理论测量面与实际测量面上分别选取参考测量点建立对应的局部坐标系,通过坐标系重合实现初始配准;通过初配准后的测量点集建立基于最小二乘距离的目标函数,利用自适应差分进化算法获得精确配准矩阵。根据两次配准结果计算工件位姿的调整矩阵。通过实例对算法进行验证,结果表明:所提算法可以较好地实现加工坐标系的调整,有利于加工轮廓误差控制。

关键词：在机测量数据配准轮廓误差控制

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大规格磨齿机扫描式集成在机测量系统及其误差补偿方法

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制造业自动化 2024年第3期46卷 109-114页

作者：赵柏涵薛媛王洪喜王冠伟梁文宏西安工业大学机电工程学院西安710021

为实现大规格渐开线齿廓的高精度集成在机测量,提出了一种基于三维扫描式测头的集成在机测量及其误差补偿方法。在分析探针与被测齿面啮合关系的基础上,建立了渐开线综合测量模型;以测量精度为判据,确定了最佳的齿廓偏差在机测量方案;... 详细信息

为实现大规格渐开线齿廓的高精度集成在机测量,提出了一种基于三维扫描式测头的集成在机测量及其误差补偿方法。在分析探针与被测齿面啮合关系的基础上,建立了渐开线综合测量模型;以测量精度为判据,确定了最佳的齿廓偏差在机测量方案;基于多体系统理论及齐次坐标变换方法,推导了对应于测量方案的机床综合精度模型;建立了机床几何及运动误差与测量误差之间的映射关系;计算了各测点处的测量误差;实现了在机测量误差的后补偿;在一台五轴数控成形磨齿机上进行了齿廓偏差的在机测量及其误差补偿实验。将经过补偿的测量结果与齿轮量仪的计量结果进行了对比,结果证明方法测量精度高、可靠性好。

关键词：大规格磨齿机渐开线在机测量齿廓偏差扫描误差补偿

西门子840D数控系统在机测量技术在柔性生产线上的应用

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金属加工(冷加工) 2024年第10期 61-64页

作者：张永岩方芳杨双李福春航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司

针对在机测量技术在柔性生产线上的应用，结合技术研究应用实践，对西门子840D数控系统在机测量技术应用相关编程及后处理技术进行探索，总结出了一套安全有效的测量和安全运行控制方法，为在机测量技术在数控机床和生产线上高效、安全... 详细信息

针对在机测量技术在柔性生产线上的应用，结合技术研究应用实践，对西门子840D数控系统在机测量技术应用相关编程及后处理技术进行探索，总结出了一套安全有效的测量和安全运行控制方法，为在机测量技术在数控机床和生产线上高效、安全的应用提供了有效的技术途径。

关键词：西门子 840D 在机测量数控系统后处理

在机测量坐标系转换及齿面误差解算技术与实现

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仪器仪表学报 2023年第12期44卷 120-133页

作者：金雨生丁建军张天伟胡炳旭卢光超西安交通大学机械工程学院西安710049 浙江金澳兰机床有限公司金华321200

面齿轮采用交叉轴或相交轴间的传动形式,在航空发动机和直升机装备中得到广泛的应用。但其独特的面型结构,使其加工难、效率低,离线检测导致微米量级加工精度难以快速收敛。针对该问题,开发了面齿轮在机测量系统。针对在机测量系统中齿... 详细信息

面齿轮采用交叉轴或相交轴间的传动形式,在航空发动机和直升机装备中得到广泛的应用。但其独特的面型结构,使其加工难、效率低,离线检测导致微米量级加工精度难以快速收敛。针对该问题,开发了面齿轮在机测量系统。针对在机测量系统中齿面重构精度低和测量坐标系构建难、坐标系求解速度慢的问题,建立了基于插齿加工原理的齿面数学模型,提出了分割逼近的齿面误差评价方法和法向距离约束的测量坐标系快速求解方法。实现了齿面误差的精确解算和测量坐标系的快速求解。最后,在YK7280数控磨床上完成面齿轮的在机测量,验证所提算法的精度以及与克林贝格齿轮测量中心进行系统精度验证。实验表明所研发的在机测量系统测量齿形误差为6μm,满足5级面齿轮的加工检测要求。

关键词：面齿轮在机测量齿面重构坐标系求解

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在机测量线激光传感器安装位姿的全局标定

仪器仪表学报 2022年第9期43卷 158-165页

作者：李津容葛广言冯晓冰杜正春上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

针对三轴数控机床激光测头安装位姿误差造成测量误差且不易调整和校准的问题,提出了一种在机测量线激光传感器安装位姿标定方法。建立了线激光在机测量系统的数学模型,通过机床运动带动线激光测头对标定基准点的空间位置进行测量,基于... 详细信息

针对三轴数控机床激光测头安装位姿误差造成测量误差且不易调整和校准的问题,提出了一种在机测量线激光传感器安装位姿标定方法。建立了线激光在机测量系统的数学模型,通过机床运动带动线激光测头对标定基准点的空间位置进行测量,基于手眼标定原理给出了关于测头安装位姿参数的线性求解算法,完成了对测头安装误差的全局标定。考虑了机床定位误差对于标定结果精度的影响,采用蒙特卡洛模拟进行了误差分析。采用半径为35 mm的圆孔进行测量验证,实验结果表明,标定后圆孔测量误差为0.0516 mm,测量精度提高了约96%,实验结果验证了该标定方法的有效性和可行性。

关键词：在机测量线激光测头标定手眼标定

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在机测量激光测头位姿的线性标定

光学精密工程 2016年第4期24卷 681-689页

作者：张丽艳夷宏明刘胜兰南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

针对在机激光扫描测量中激光测头安装位置和姿态引起的测量误差,提出了一种适用于在机激光测量的测头标定方法。构造了在机激光扫描测量原型系统,建立了激光测头随机床运动的测量模型;通过多角度扫描标准球球面拟合球心,给出了一种线性... 详细信息

针对在机激光扫描测量中激光测头安装位置和姿态引起的测量误差,提出了一种适用于在机激光测量的测头标定方法。构造了在机激光扫描测量原型系统,建立了激光测头随机床运动的测量模型;通过多角度扫描标准球球面拟合球心,给出了一种线性求解测头安装位姿参数的算法,避免了非线性优化求解中的大量计算和不稳定问题。分析了测量过程中机床各个轴的运动误差对测量结果的影响,建立了误差模型,并给出补偿机床系统误差的方法。实验显示,对直径已知的标准球进行测量时,测头在不同摆角测得的标准球直径误差小于0.05 mm,误差补偿后球心位置误差减小了83%。实验结果验证了该标定方法的可行性,以及机床误差对测量精度影响的模型及补偿方法的正确性。

关键词：在机测量激光扫描测量测头标定线性标定误差补偿

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机车车轮踏面轮廓镟修在机测量与评价

仪器仪表学报 2020年第2期41卷 55-62页

作者：刘飞梁霖王建民赵斌徐光华西安交通大学机械工程学院西安710049 青海华鼎重型机床有限责任公司西宁810100 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710054

轨道机车车轮轮廓非圆化是影响机车高速安全运行的重要因素。针对机车车轮踏面形貌的在线镟修及测量,结合新型国产不落轮对镟修机床研发,研究机车车轮踏面轮廓在机测量与评价方法,并开发基于机床数控系统的嵌入式车轮踏面轮廓在机测量... 详细信息

轨道机车车轮轮廓非圆化是影响机车高速安全运行的重要因素。针对机车车轮踏面形貌的在线镟修及测量,结合新型国产不落轮对镟修机床研发,研究机车车轮踏面轮廓在机测量与评价方法,并开发基于机床数控系统的嵌入式车轮踏面轮廓在机测量系统。就车轮踏面在机测量方法、数据处理方法、车轮中心定位以及评价分析方法等进行重点探讨。研究车轮踏面轮廓动态提取与分离方法,以提升测量装置的在线测量精度。通过阶次细化分析方法增强低数阶物理分辨率及评价准确性,以达到提高非圆化评价精度的目的。最终通过实验验证了在机测量系统重复测量精度达到微米级,研究可有效改善机车车轮轮廓的在机测量与评价,同时可进一步提升不落轮对镟修机床的加工性能。

关键词：轨道机车车轮轮廓非圆化不落轮对镟修机床在机测量

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基于可行图的五轴在机测量探针轴向优化方法

航空学报 2020年第5期41卷 325-334页

作者：庄其鑫莫蓉万能郭彦亨西北工业大学机电学院西安710072

针对不同探针轴向下红宝石球上触碰点会引入不同预行程误差导致标定精度和效率低的问题,提出了一种用于优化在机测量探针轴向的可行图构建方法。首先,根据包围盒算法计算各个测量点处免干涉的探针轴向。接着,利用机床运动学链建立红宝... 详细信息

针对不同探针轴向下红宝石球上触碰点会引入不同预行程误差导致标定精度和效率低的问题,提出了一种用于优化在机测量探针轴向的可行图构建方法。首先,根据包围盒算法计算各个测量点处免干涉的探针轴向。接着,利用机床运动学链建立红宝石球上触碰点与机床旋转轴的关系,进而构建机床转台旋转角度的可行图。为了提升检测精度,以减少红宝石球上触碰点和机床旋转轴方向变化为原则,优化测量路径上探针轴向,满足无干涉且红宝石球触碰点最少的条件。最后,以离心式叶轮为例进行验证,采用此方法不仅能保证红宝石球上触碰点个数最少而大幅度缩短标定时间,还能减少引入的机床误差量而提升测量精度,实验结果证明该方法重复性好、可行度高。

关键词：在机测量预行程误差可行图探针轴向五轴机床