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齿轮线激光三维测量仪的研制

仪器仪表学报 2024年第4期45卷 95-103页

作者：石照耀李美川孙衍强于渤北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心

快速获取齿轮全部齿面的三维误差信息,是表征复杂齿面质量的关键和前提。本文基于激光三角测量原理,建立了齿轮线激光三维测量模型,研制出齿轮线激光三维测量仪,可用于生产现场快速获取被测齿轮的三维齿面误差信息并进行质量评定。仪器... 详细信息

快速获取齿轮全部齿面的三维误差信息,是表征复杂齿面质量的关键和前提。本文基于激光三角测量原理,建立了齿轮线激光三维测量模型,研制出齿轮线激光三维测量仪,可用于生产现场快速获取被测齿轮的三维齿面误差信息并进行质量评定。仪器采用立式结构,主要由基座、精密主轴、圆光栅传感器、控制系统、软件系统等部分组成。精密主轴采用密珠轴系实现高精度回转,保证了被测齿轮的高精度定位与回转。在精密主轴周向布置两个高精度线激光传感器,并根据被测齿轮参数调整其位姿状态;圆光栅实时获取精密主轴的回转角度,并触发采集器实时采集并记录被测齿轮左右齿面的几何信息。开发了齿轮线激光三维测量与评价软件,可实现齿轮齿廓偏差、齿距偏差、拓扑偏差等项目的测量与评定,能够满足5级精度齿轮的检测要求。

关键词：齿轮齿轮测量齿轮测量仪器线激光传感器线激光测量

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减速器滞回曲线的形态特性研究

机械工程学报 2024年第1期60卷 343-351页

作者：石照耀程慧明北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

滞回曲线被用于反映减速器的滞回现象,但工程实践中,滞回曲线的形态特性被忽视并默认具有加载速率独立性。基于对减速器滞回曲线的解构分析,证了减速器滞回曲线具有加载速率依赖性,并分析了具体影响;提出了表征滞回曲线形态特性的四个参... 详细信息

滞回曲线被用于反映减速器的滞回现象,但工程实践中,滞回曲线的形态特性被忽视并默认具有加载速率独立性。基于对减速器滞回曲线的解构分析,证了减速器滞回曲线具有加载速率依赖性,并分析了具体影响;提出了表征滞回曲线形态特性的四个参数,给出了各参数的物理含义;通过试验研究,验证了减速器滞回曲线形态的加载速率依赖性,厘清了不同材质减速器的四个形态特性参数在不同加载速率下的变化;最后,指明了滞回曲线的形态特性在理论和工程应用方面的价值。

关键词：减速器滞回曲线加载速率依赖性形态特性参数

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减速器回差的动态特性研究

航空动力学报 2024年第9期39卷 311-318页

作者：石照耀程慧明俞志勇左广祥于渤北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心

基于传动误差对回差的动态特性展开研究，综合考虑转矩、加载速率和转速的影响，解析了回差与传动误差的关系，论证了回差的动态特性，研究发现可通过正反向传动误差相减得到回差。探讨了回差的分类，可分为动态回差、准静态回差和静态... 详细信息

基于传动误差对回差的动态特性展开研究，综合考虑转矩、加载速率和转速的影响，解析了回差与传动误差的关系，论证了回差的动态特性，研究发现可通过正反向传动误差相减得到回差。探讨了回差的分类，可分为动态回差、准静态回差和静态回差。给出了回差的测试方法，动态回差可通过双向传动误差法得到，准静态回差和静态回差可以通过滞回曲线法获得。以小型减速器和大型减速器为例，进行了回差的试验研究，验证了回差的动态特性；研究发现动态回差和准静态回差是动态变化的，而静态回差不受加载速率依赖性的影响，试验结果与理论分析一致。最后指出了该研究在理论和工程应用方面的价值。

关键词：减速器动态回差双向传动误差动态特性滞回曲线

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ZC1蜗杆齿廓测量测头对准误差修正

光学精密工程 2024年第1期32卷 53-61页

作者：万辉汤洁石照耀北京工业大学材料与制造学部、北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

测头对准误差对齿轮测量中心ZC蜗杆齿廓偏差测量结果的影响较大,需要建立测头对准误差修正方法。基于ZC1蜗杆齿面方程,建立了蜗杆轴向齿廓测量误差模型,修正得到轴截面上齿廓测量点的轴向坐标,再依据精度标准评定得到蜗杆齿廓偏差,并分... 详细信息

测头对准误差对齿轮测量中心ZC蜗杆齿廓偏差测量结果的影响较大,需要建立测头对准误差修正方法。基于ZC1蜗杆齿面方程,建立了蜗杆轴向齿廓测量误差模型,修正得到轴截面上齿廓测量点的轴向坐标,再依据精度标准评定得到蜗杆齿廓偏差,并分析了蜗杆的不同头数、模数和分度圆直径对蜗杆轴向齿廓测量误差的影响规律。在齿轮测量中心上开展了蜗杆轴截面齿廓测量实验,测头对准误差对齿廓形状偏差的影响较小;测头对准误差修正前后齿廓测量总偏差的最大差异由1.2μm降为0.2μm;齿廓形状测量偏差的最大差异由0.5μm降为0.3μm;齿廓倾斜测量偏差的最大差异由2.5μm降为0.4μm。该方法可有效减小齿轮测量中心测头对准误差对蜗杆轴截面齿廓偏差测量的影响。

关键词：精密测量 ZC蜗杆测头对准误差修正齿轮测量中心

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参数化S谱幅值调制及轴承故障诊断应用

西安交通大学学报 2024年第3期58卷 117-128页

作者：姜祖华张坤杨欢胥永刚北京工业大学材料与制造学部北京100124 北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

针对传统谱幅值调制方法易受噪声影响的问题,利用参数化S变换得到信号在时频域中的幅值,提出了一种参数化S谱幅值调制方法。该方法首先使用参数化S变换将信号转换到时频域并得到幅值和相位,然后将不同权重赋予时频域中的幅值以改变不同... 详细信息

针对传统谱幅值调制方法易受噪声影响的问题,利用参数化S变换得到信号在时频域中的幅值,提出了一种参数化S谱幅值调制方法。该方法首先使用参数化S变换将信号转换到时频域并得到幅值和相位,然后将不同权重赋予时频域中的幅值以改变不同能量频率成分在信号中的占比,最后将调制后的幅值与原相位结合,使用参数化S逆变换重构一系列修正信号并计算其平方包络谱以提取故障特征。仿真和实验结果表明,该方法获得的幅值信息相比传统谱幅值调制方法更加准确和全面,对强噪声环境更具鲁棒性,能够有效实现滚动轴承的外圈、内圈和复合故障诊断。将所提方法与传统谱幅值调制方法和快速谱峭度方法进行对比,证明了参数化S谱幅值调制既能检测强噪声环境下的轴承故障信息,又能同时提取多种故障分量,在滚动轴承的故障特征提取中更具优越性。

关键词：滚动轴承故障诊断谱幅值调制参数化S谱幅值调制

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精密减速器试验台的精度性能评价体系

机械工程学报 2024年第16期60卷 62-72页

作者：石照耀俞志勇程慧明于渤左广祥北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

精密减速器是机器人的核心部件,其传动精度决定了机器人的运动精度。精密减速器试验台是测试精密减速器传动精度的基础装备。然而,迄今对精密减速器试验台的精度特性缺乏系统性研究,以至于还没有专门的检定规程去评定该类测试设备的精... 详细信息

精密减速器是机器人的核心部件,其传动精度决定了机器人的运动精度。精密减速器试验台是测试精密减速器传动精度的基础装备。然而,迄今对精密减速器试验台的精度特性缺乏系统性研究,以至于还没有专门的检定规程去评定该类测试设备的精度性能,导致对精密减速器试验台的精度评定出现方法不统一、结果不准确等问题。为准确评价精密减速器试验台的精度性能,构建试验台全生命周期的精度评价体系。将试验台精度性能溯源为测试条件稳定性、测量链精度和频域状态三个方面,针对每一方面定义相应的特征量,提出面向生产现场的特征量快速提取方法,建立特征量与试验台精度之间的关系,确定试验台精度失效判定准则。基于课题组研制的精密减速器综合性能试验台,进行持续5年的测试实践。结果表明:特征量的数值与试验台的实际精度保持一致,验证了试验台全生命周期精度评价体系的有效性和可靠性。

关键词：精密减速器试验台传动精度全生命周期精度评价体系

虚拟激光追踪仪多站位测量系统的不确定度评价方法

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中国激光 2024年

作者：张澳李长城陈洪芳马英伦石照耀北京工业大学机械与能源工程学院北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心

测量不确定度是衡量校准结果可靠性和评定测量设备性能的重要指标。常用的测量不确定度评定法（GUM）可以对简单的线性模型做出准确的不确定度评估，但对于复杂的、非线性的或者包含随机过程的模型，蒙特卡洛法则更具优势。因此，本文... 详细信息

测量不确定度是衡量校准结果可靠性和评定测量设备性能的重要指标。常用的测量不确定度评定法（GUM）可以对简单的线性模型做出准确的不确定度评估，但对于复杂的、非线性的或者包含随机过程的模型，蒙特卡洛法则更具优势。因此，本文提出虚拟激光追踪仪多站位测量系统的不确定度评价方法。该方法基于虚拟原型的机电一体化联合设计方法，构建了虚拟激光追踪仪多站位测量系统并建立相应测量模型，基于自适应蒙特卡洛法对测量结果进行了不确定度评价。实验结果表明，本文提出的方法可实现仿真模拟任意环境条件下，基于激光追踪仪多站位测量技术对三坐标测量机的标定过程，有效分离了各误差源并分析了单个误差源对测量系统的不确定度影响，可近乎实时地给出不确定度的评价结果，实现了对虚拟激光追踪仪多站位测量系统性能的准确评估。

关键词：测量虚拟激光追踪仪不确定度评价自适应蒙特卡洛法三坐标测量机

基于无差拍预测算法的双向隔离型AC-DC矩阵变换器高动态电流控制策略

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高电压技术 2024年第3期50卷 1090-1099页

作者：梅杨张家奇北方工业大学北京市变频技术工程技术研究中心北京100144

针对双向隔离型AC-DC矩阵变换器采用传统双闭环控制策略存在的控制参数多、整定困难等问题,提出了一种基于无差拍预测算法的高动态电流控制策略,通过引入无差拍预测算法对网侧电流进行控制,以减少控制器参数,消除数字控制时延。考虑到... 详细信息

针对双向隔离型AC-DC矩阵变换器采用传统双闭环控制策略存在的控制参数多、整定困难等问题,提出了一种基于无差拍预测算法的高动态电流控制策略,通过引入无差拍预测算法对网侧电流进行控制,以减少控制器参数,消除数字控制时延。考虑到算法中电压电流检测量众多,故采用输入电压观测器以降低检测成本,减小采样误差的影响。变换器采用后级单重移相的调制方法来协调配合无差拍预测算法,其中参考输入电流指令与移相角为双射函数关系,简单易实现。仿真和实验结果表明:采用所提控制策略可以实现网侧电流正弦,功率因数接近于1;直流侧电压稳定,电流纹波率小于1%;直流电流在参考值突变时,跟踪快速且无超调、无振荡;同时,在变换器功率正向传输、反向传输以及正反向切换过程中,采用所提控制策略相比于传统的双闭环控制策略,电流动态调节时间分别缩短了69%、85%、67%。由此证明所提控制策略可以保证变换器良好的输入输出性能,并且相比于传统的双闭环控制策略在切换过程中动态性能得到显著提升。

关键词：矩阵变换器预测控制控制器参数无差拍预测算法功率因数动态性能

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塑料齿轮研究的进展和方向

北京航空航天大学学报 2024年

作者：石照耀辛栋北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心深圳市兆威机电股份有限公司

塑料齿轮以其独特的优势在智能家居、汽车等领域得到广泛应用，国内外研究人员对塑料齿轮的结构设计、材料特性及服役性能进行了大量研究，初步形成了一些塑料齿轮标准。简要回顾了塑料齿轮的发展历程，介绍了塑料齿轮的特性和局限、齿... 详细信息

塑料齿轮以其独特的优势在智能家居、汽车等领域得到广泛应用，国内外研究人员对塑料齿轮的结构设计、材料特性及服役性能进行了大量研究，初步形成了一些塑料齿轮标准。简要回顾了塑料齿轮的发展历程，介绍了塑料齿轮的特性和局限、齿形和结构的创新设计、新材料的改性和应用、成型工艺的优化、精度测量新方法、性能测试新技术等方面的研究进展以及塑料齿轮标准化的情况。总结出塑料齿轮研究尚处于重要发展阶段，未来的研究方向在于通过设计创新和新材料应用提升其综合性能、开展更加系统全面的实验研究、准确理解其服役行为和评估其性能。

关键词：齿轮塑料注射成型承载力标准化