本文關鍵詞：直線導軌多自由度幾何誤差同時測量中誤差分析與補償方法的研究

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【摘要】：摘要：直線導軌是機械制造業(yè)中,精密與超精密設備的關鍵部件。直線導軌的精確度將直接影響著設備的加工精度,對其精度進行精密檢測尤為重要。傳統(tǒng)測量方法中的單參數(shù)測量費時費力,因此需對多自由度誤差同時測量進行研究。而多自由度誤差同時測量中,各誤差項之間不可避免的存在誤差串擾,這對測量結果有著十分大的影響,也成為了多自由度誤差同時測量中亟待解決的重要問題。 本論文研究了基于雙光束基準的除位置誤差外的五自由度幾何誤差同時測量系統(tǒng),本系統(tǒng)使用氦氖激光器作為光源,各項誤差的測量敏感元件分別為角錐棱鏡與反射鏡,所選用的探測器為位置敏感探測器與四象限探測器。本文的重點工作為對該系統(tǒng)同時測量中產(chǎn)生的誤差串擾進行了分析與補償。本系統(tǒng)中的誤差串擾包括偏擺角對水平方向直線度的串擾,俯仰角對豎直方向直線度的串擾,滾轉角對水平與豎直方向直線度的串擾,以及滾轉角真實值與其測量值之間的函數(shù)關系。上述誤差均可通過誤差補償模型進行補償并將其消除,在未對系統(tǒng)進行更加復雜設計的條件下,大幅提高了系統(tǒng)的測量精度。 本論文建立了誤差補償?shù)睦碚撃Ｐ?并對系統(tǒng)進行了一系列實驗。結果表明系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及重復性較好,測量結果與標準儀器相吻合：補償后的結果證明了補償模型是有效的。對直線導軌來說,在實際測量中與電子水平儀與激光干涉儀對比,滾轉角補償后的值與標準值之間的誤差小于2",水平方向直線度與豎直方向直線度補償后的值與各自的標準值之間的誤差分別為1.9μm與3.5μm。
【關鍵詞】：直線導軌 五自由度 激光準直 誤差串擾 誤差補償
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG806
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 緒論10-23
• 1.1 問題的提出及研究意義10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-21
• 1.2.1 多自由度誤差同時測量方法的研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.2 誤差串擾補償方法的研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3 本論文的研究目的與研究內容21-23
• 1.3.1 本論文的研究目的21-22
• 1.3.2 本論文的研究內容22-23
• 2 直線導軌五自由度幾何誤差同時測量系統(tǒng)23-35
• 2.1 各項幾何誤差的測量原理23-26
• 2.1.1 直線度測量原理23-24
• 2.1.2 二維角度測量原理24-25
• 2.1.3 滾轉角測量原理25-26
• 2.2 五自由度幾何誤差同時測量系統(tǒng)設計26-28
• 2.3 測量系統(tǒng)的構成28-34
• 2.3.1 光路部分28-29
• 2.3.2 光電探測器部分29-32
• 2.3.3 電路部分32-33
• 2.3.4 軟件部分33-34
• 2.4 小結34-35
• 3 誤差串擾分析及模型建立35-44
• 3.1 偏擺角對水平直線度的串擾35-38
• 3.1.1 理論分析35-37
• 3.1.2 計算機仿真37-38
• 3.2 俯仰角對豎直直線度的串擾38-39
• 3.2.1 理論分析38
• 3.2.2 計算機仿真38-39
• 3.3 滾轉角對二維直線度的串擾39-42
• 3.3.1 理論分析39-40
• 3.3.2 計算機仿真40-42
• 3.4 滾轉角真實值與滾轉角測量值間的關系42-43
• 3.4.1 理論分析42
• 3.4.2 計算機仿真42-43
• 3.5 小結43-44
• 4 測量系統(tǒng)實驗結果與分析44-57
• 4.1 穩(wěn)定性測試44-45
• 4.2 系統(tǒng)標定45-47
• 4.2.1 直線度標定45-46
• 4.2.2 二維角度標定46-47
• 4.3 誤差串擾模型的定點驗證實驗47-51
• 4.3.1 偏擺角對水平直線度的串擾驗證47-48
• 4.3.2 俯仰角對豎直直線度的串擾驗證48-49
• 4.3.3 滾轉角對二維直線度的串擾驗證49-50
• 4.3.4 滾轉角真實值與其測量值之間的關系50-51
• 4.4 直線導軌測量與誤差串擾補償51-56
• 4.4.1 二維角度測量51-52
• 4.4.2 滾轉角的測量與補償52-55
• 4.4.3 二維直線度的測量與補償55-56
• 4.5 小結56-57
• 5 誤差分析57-65
• 5.1 隨機誤差57-59
• 5.1.1 空氣環(huán)境引起的誤差57
• 5.1.2 背景光引起的誤差57-59
• 5.2 系統(tǒng)誤差59-64
• 5.2.1 光束準直誤差59
• 5.2.2 光強對探測器分辨率的影響59-60
• 5.2.3 半透半反鏡的影響60-62
• 5.2.4 制造誤差62-64
• 5.3 小結64-65
• 6 總結與展望65-67
• 6.1 總結65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻67-69
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果69-71
• 學位論文數(shù)據(jù)集#@@

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