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纳米三坐标测量机误差分离方法

农业机械学报 2008年第3期39卷 140-143页

作者：杨洪涛费业泰陈晓怀安徽理工大学机械工程学院副教授、博士淮南市232001 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院合肥市230009

根据纳米三坐标测量机结构、误差分布特征和精度要求,选用微型三光束平面激光干涉仪分离测量机误差。设计了误差分离装置,实现了干涉仪平移、偏摆、俯仰和垂直高度的调整以及反射镜垂直角度的精密调整。从原理上分析了45°反射镜光路转... 详细信息

根据纳米三坐标测量机结构、误差分布特征和精度要求,选用微型三光束平面激光干涉仪分离测量机误差。设计了误差分离装置,实现了干涉仪平移、偏摆、俯仰和垂直高度的调整以及反射镜垂直角度的精密调整。从原理上分析了45°反射镜光路转折对干涉仪测量结果的影响,实验结果证实了该装置可以实现标准量示值误差、导轨直线度线值误差和俯仰、偏摆、滚转误差的一次性分离,减小传统仪器分离方法由于发热、振动和非实时测量带来的附加误差,误差修正精度可以提高5倍。

关键词：纳米三坐标测量机误差分离装置设计试验

纳米三坐标测量机接触式测头预行程测量(英文)

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纳米技术与精密工程 2010年第2期8卷 107-113页

作者：程方范光照费业泰合肥工业大学仪器科学与光电工程学院合肥230009 台湾大学机械工程系台北10617

提出了一种用于纳米三坐标测量机接触式测头预行程测量的方法.确定了预行程需侦测接触点和触发点两个关键点.为了对该高灵敏度的测头进行标定,整个实验系统需要3个基本条件:纳米级驱动器,高分辨率传感器和多级速度控制算法.本研究使用... 详细信息

提出了一种用于纳米三坐标测量机接触式测头预行程测量的方法.确定了预行程需侦测接触点和触发点两个关键点.为了对该高灵敏度的测头进行标定,整个实验系统需要3个基本条件:纳米级驱动器,高分辨率传感器和多级速度控制算法.本研究使用一种超声波马达HR4在同一平台上实现大行程粗略驱动以及微位移调整.位移测量使用光栅传感器LDGI(linear diffraction grating interferometer),其分辨率可达1nm.在测试过程中采用高速逼近和低速触发,使用"双触发"方式获得触发点位置.接触点位置的侦测使用开关电路.触发信号和位移信号由同一块数据采集卡同步采集.实验表明,使用该方法测量预行程,单方向重复性在±5nm以内.

关键词：纳米三坐标测量机接触式测头单方向重复性预行程二次触发

纳米三坐标测量机模拟接触式探头的标定(英文)

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传感技术学报 2012年第5期25卷 604-608页

作者：钱剑钊黄强先李瑞君龚伟王志伟王晨晨合肥工业大学仪器科学与光电工程学院合肥230009 安徽电气工程职业技术学院自动化与信息工程系合肥230051

三坐标测量机的高精度模拟接触式探头在计算探头球尖位移与传感器输出的关系时需要空间坐标转换模型与标定参数。标定方法基于自己研发的模拟接触式探头,该探头由带有光纤球头的的金属丝悬浮机构,二维角度传感器,小型迈克尔逊干涉仪组... 详细信息

三坐标测量机的高精度模拟接触式探头在计算探头球尖位移与传感器输出的关系时需要空间坐标转换模型与标定参数。标定方法基于自己研发的模拟接触式探头,该探头由带有光纤球头的的金属丝悬浮机构,二维角度传感器,小型迈克尔逊干涉仪组成。通过空间坐标转换,矩阵计算模型和标定实验的建立,重点描述了一种特定的标定方法与标定了模型的未知参数。实验结果表明三坐标测量机在x、y、z三方向上测量的标定值与实际值的位移误差的标准差小于30 nm,证明该方法具有一定的可行性与有效性。

关键词：模拟探头 DVD激光读取头标定纳米三坐标测量机

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纳米三坐标测量机不确定度分析与精度设计

重庆大学学报（自然科学版） 2006年第8期29卷 82-86页

作者：杨洪涛费业泰陈晓怀合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009 安徽理工大学机械工程系安徽淮南232001

利用现代精度设计理念设计纳米三坐标测量机的结构,选用高精度的零部件进行组装,解决了传统阿贝误差问题,通过研究现代精度保障理论和技术,进行纳米级水平的误差源全面分析,推导各个不确定度分量的计算公式,根据给定的精度指标设计合理... 详细信息

利用现代精度设计理念设计纳米三坐标测量机的结构,选用高精度的零部件进行组装,解决了传统阿贝误差问题,通过研究现代精度保障理论和技术,进行纳米级水平的误差源全面分析,推导各个不确定度分量的计算公式,根据给定的精度指标设计合理的精度,提出所需检定仪器的具体技术指标,精度设计的结果满足了纳米三坐标测量机的测量精度要求.

关键词：纳米三坐标测量机阿贝误差全误差源分析不确定度精度设计

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新型纳米三坐标测量机Z轴的研制

光学精密工程 2005年第Z1期13卷 138-141页

作者：王继臣胡鹏浩卫兵合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009

介绍了一种新型纳米三坐标测量机Z轴的结构设计。提出了两级驱动式结构,即通过粗动与微动相结合的驱动方式实现纳米级精度。第一级粗动,采用2个NANOMOTION LS4系列大行程纳米电机从两侧同时驱动,克服了单侧驱动的不利因素,使得机构运行... 详细信息

介绍了一种新型纳米三坐标测量机Z轴的结构设计。提出了两级驱动式结构,即通过粗动与微动相结合的驱动方式实现纳米级精度。第一级粗动,采用2个NANOMOTION LS4系列大行程纳米电机从两侧同时驱动,克服了单侧驱动的不利因素,使得机构运行时更加稳定;第二级微动,采用压电陶瓷驱动,通过柔性铰链位移缩小结构将位移分辨率提高到1 nm。计算和分析表明,这种新型的两级驱动式结构可以满足纳米三坐标测量机Z向测量高精度、大行程要求。

关键词：纳米三坐标测量机 Z轴柔性铰链

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纳米三坐标测量机的精度设计

工具技术 2006年第7期40卷 71-73页

作者：王琦陈晓怀杨洪涛金飞翔合肥工业大学

利用现代精度设计思想,根据纳米三坐标测量机的结构设计,分析了影响其精度的各项误差源,提出所需检定仪器的具体技术指标;根据给定的精度指标设计合理的精度分配方案,精度设计的结果满足纳米三坐标测量机的测量精度要求。

关键词：纳米三坐标测量机精度设计误差源分析

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纳米三坐标测量机的误差分离与精度评定

纳米三坐标测量机的误差分离与精度评定

作者：李启标合肥工业大学

学位级别：硕士

现代制造业的发展对三坐标测量机提出更高的速度和精度要求,特别是随着电子工业的发展,精度参数多为纳米级的微型仪器不断出现。本文以正在研制的新型纳米三坐标测量机为对象,在研究纳米三坐标测量机结构特征和受力分析基础上,对影响纳... 详细信息

现代制造业的发展对三坐标测量机提出更高的速度和精度要求,特别是随着电子工业的发展,精度参数多为纳米级的微型仪器不断出现。本文以正在研制的新型纳米三坐标测量机为对象,在研究纳米三坐标测量机结构特征和受力分析基础上,对影响纳米三坐标测量机精度的主要误差源进行分析。根据纳米测量机的结构和精度要求,选用测量头和激光源分开的三光束平面反射激光干涉仪SP2000-TR设计误差分离装置,设计了纳米测量机各单项误差的分离方案,实现了测量机示值误差、角运动误差、直线度运动误差的一次性分离。研究基于速度瞬时中心的工作台导轨误差高精度分离方法,认为工作台实际瞬时中心是时变的,进行了工作台速度中心坐标和任意点的坐标误差的计算公式的理论推导,从理论上设计了基于运动瞬时中心的误差分离与修正方法。基于三次样条插值理论和双三次样条插值理论,以编程软件LabVIEW作为虚拟界面编程平台,编制误差曲线拟合程序和曲面拟合程序,为误差的修正提供软件基础。最后,从理论上说明如何对修正后的纳米三坐标测量机进行精度的评定。

关键词：纳米三坐标测量机误差拟合误差分离精度评定

纳米三坐标测量机Z轴的研制及Z轴驱动系统的研究

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纳米三坐标测量机Z轴的研制及Z轴驱动系统的研究

作者：王继臣合肥工业大学

学位级别：硕士

本课题来源于国家自然科学基金重大国际(地区)合作项目(50420120134):纳米三维测量关键技术与系统研究。本文主要介绍了纳米三坐标测量机Z轴的结构设计,并对Z轴的驱动系统以及控制系统作了初步研究。首先,研究了国内外三坐标测量机的发... 详细信息

本课题来源于国家自然科学基金重大国际(地区)合作项目(50420120134):纳米三维测量关键技术与系统研究。本文主要介绍了纳米三坐标测量机Z轴的结构设计,并对Z轴的驱动系统以及控制系统作了初步研究。首先,研究了国内外三坐标测量机的发展动态,以及现代三坐标测量机的研究现状。根据设计要求,设计了一种新型的Z轴结构,结构中采用研磨的滑动导轨,采用以色列NANOMOTION的HR2纳米电机作为驱动器。主轴设计为上下两段,中间用柔性铰链部件连接,纳米电机驱动上段主轴通过柔性铰链带动下段运动,因为柔性铰链的作用,电机的振动及其它因素带来的上端主轴的偏转不会影响到下段主轴的运行精度,Z轴的运行精度主要由下段主轴保证。文中对主轴的各个部件的设计作了详细介绍。运用ANSYS软件对Z轴的结构作了静态分析,分析得出了Z轴结构在预紧力及重力的影响下,导轨及主轴的变形情况。分析验证了Z轴的结构可以满足设计要求。本文还对NANOMOTION纳米电机驱动器的工作特点及控制方法作了初步研究,研究了在不同驱动模式下电机的工作特点,运用Visual Basic语言编写了NANOMOTION纳米电机的驱动程序,控制AB2驱动盒的输出电压及驱动模式,并采用PCI7484数据采集卡为AB2驱动盒提供控制信号。最终完成了整个Z轴的结构设计及驱动和控制系统的研究。

关键词：纳米三坐标测量机 Z轴结构设计纳米电机

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纳米三坐标测量机软件开发及其应用

纳米三坐标测量机软件开发及其应用

作者：张晴合肥工业大学

学位级别：硕士

本论文基于C++Builder6.0开发环境开发了纳米三坐标测量机（nano-CMM）软件系统，主要程序模块如下：(1)开发了探头及位置传感器的信号处理程序，探头传感器由一个迈克耳逊干涉仪和一个自准直仪组成。程序部分包括信号采集与预处理、干... 详细信息

本论文基于C++Builder6.0开发环境开发了纳米三坐标测量机（nano-CMM）软件系统，主要程序模块如下：(1)开发了探头及位置传感器的信号处理程序，探头传感器由一个迈克耳逊干涉仪和一个自准直仪组成。程序部分包括信号采集与预处理、干涉仪信号的计数与相位细分、角度传感器的信号转换。传感器中干涉仪分辨率可达1nm，角度测量分辨率达0.1角秒。(2)开发了基于BPNN-PID(Back Propagation Neural Network PID)控制器的纳米闭环定位控制软件，该算法使用BPNN网络来自动给出PID参数;搭配HR4马达提供的三种不同速度和分辨率的驱动模式(ACMode, Gate Mode, DC Mode)，可实现启动时无速度过冲、中间匀速、最后精准定位至纳米级的定位控制。实验表明补偿系统误差后，在20mm的行程内可实现20nm的定位精度。(3)探头二次触发控制与触发点拟合程序的开发。第一次触发可快速找到触发点的大概位置，第二次则慢速找寻触发点的精确位置。对第二次触发前进过程中保存的数据进行处理，通过一定的算法将数据分为触发前水平区段和触发后线性区段，对拟合出的两条直线取交点，则该交点为触发点。实验时对单点进行5次触发，触发点重复性标准差为31nm。(4)基于最小二乘法原理开发了平面直线、空间直线、空间平面、圆、球、圆柱等常见几何形状的测量程序。

关键词：纳米三坐标测量机 BPNN-PID 定位控制二次触发测量程序