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三坐标测量机圆柱直齿轮测量方法及其软件开发
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作者 汤洁 姜可嘉 吴信辉 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第10期1137-1145,共9页
为了开发三坐标测量机圆柱直齿轮专用测量软件,研究了渐开线圆柱直齿轮固定式的三坐标测量方法。根据齿轮基本参数建立其数学模型,得到齿廓偏差和齿距偏差测量特征点的理论坐标和法矢量;测头校准之后,基于迭代法建立三坐标测量机齿轮零... 为了开发三坐标测量机圆柱直齿轮专用测量软件,研究了渐开线圆柱直齿轮固定式的三坐标测量方法。根据齿轮基本参数建立其数学模型,得到齿廓偏差和齿距偏差测量特征点的理论坐标和法矢量;测头校准之后,基于迭代法建立三坐标测量机齿轮零件坐标系并规划了测头运动路径。在此基础上开发了一套专用测量软件,生成三坐标测量机PC-DMIS测量程序,实现了圆柱直齿轮自动测量,并根据齿轮精度标准对齿廓偏差和齿距偏差进行评价。开展了相关测量试验,结果表明本方法和专用软件得到的三坐标测量机测量结果与齿轮测量中心相比一致性较好,齿距偏差差异、齿廓偏差差异的绝对值最大分别为1.3、1.9μm。在渐开线圆柱直齿轮固定式的三坐标测量方法基础上开发了一套专用测量软件,实现了基于三坐标测量机的圆柱直齿轮齿廓偏差和齿距偏差的测量,对三坐标测量机针对复杂轮廓精密零件测量的PC-DMIS二次开发具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 三坐标测量机 齿轮测量 齿廓偏差 齿距偏差 迭代法 PC-DMIS
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结合几何误差模型和神经网络的三坐标测量机全面误差补偿方法
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作者 梁健 封善斋 +2 位作者 甄明吉 宫鹏飞 吴斌 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第7期150-159,共10页
三坐标测量机作为精密测量与高端制造领域的核心设备,其测量精度受到几何误差和非几何误差的制约。传统基于激光干涉仪的误差补偿方法存在效率低下及补偿模型不完善的问题,难以满足日益提升的测量精度需求。针对上述挑战,提出了一种结... 三坐标测量机作为精密测量与高端制造领域的核心设备,其测量精度受到几何误差和非几何误差的制约。传统基于激光干涉仪的误差补偿方法存在效率低下及补偿模型不完善的问题,难以满足日益提升的测量精度需求。针对上述挑战,提出了一种结合几何误差模型与神经网络的综合误差补偿方法,实现对复杂误差的高效精准补偿。针对几何误差,基于刚体运动学构建误差模型,并采用自适应差分演化算法实现高精度的误差参数辨识;针对非几何误差,设计了一种基于邻域误差特征的新型神经网络,利用多头自注意力机制深入捕捉邻域测量空间中的误差分布特性,相较于传统仅以目标点位置为输入的网络方法显著提升了预测效果。实验结果表明,采用所提方法补偿后,标称精度为2.8+L/400μm的三坐标测量机最大探测误差降至0.35μm,长度测量误差为0.5+L/400μm,较原厂标称数据有明显提升,充分验证了其适用性和实用价值。此外,与传统误差补偿方法相比,所提方法在几何误差和非几何误差上均展现了显著优势,实现了高鲁棒性,高效且准确的全面误差补偿。该方法为三坐标测量机等精密测量设备的误差控制与性能优化提供了切实可行的新途径,具有重要的工程推广意义和广阔的应用前景。 展开更多
关键词 三坐标测量机 误差补偿 几何误差 非几何误差 神经网络
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基于PSO-RF算法的三坐标测量机热误差预测
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作者 王烁棪 郑刚 张旭 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第8期31-36,共6页
常规三坐标测量机要求标准工作温度为20℃,以避免温度对机器性能的影响。为探究三坐标测量机温度与热误差之间的映射关系,提高热误差模型的精度,提出了一种基于粒子群优化算法(PSO)和随机森林(RF)回归模型相结合的热误差预测方法。首先... 常规三坐标测量机要求标准工作温度为20℃,以避免温度对机器性能的影响。为探究三坐标测量机温度与热误差之间的映射关系,提高热误差模型的精度,提出了一种基于粒子群优化算法(PSO)和随机森林(RF)回归模型相结合的热误差预测方法。首先利用粒子群优化算法的全局搜索能力来探索超参数空间,提高随机森林回归模型的预测性能;然后以三坐标测量机为研究对象,使用XM60激光干涉仪和温度传感器采集定位误差数据与温度数据,进行实验验证。结果表明,使用PSO-RF热误差模型可以有效提高模型精度。与传统的RF模型和SVM模型预测结果相比,均方根误差分别降低了13.3%和26%,平均绝对误差分别降低了15%和21.7%。 展开更多
关键词 三坐标测量机 热误差模型 激光干涉仪 PSO-RF模型
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基于改进粒子群算法的三坐标测量机最佳测量区域评价方法 被引量:2
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作者 陈洪芳 吴欢 +2 位作者 王子帅 马英伦 石照耀 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期197-205,共9页
为了提高三坐标测量机面向被测对象的测量精度,提出一种改进粒子群算法以辨识三坐标测量机最佳测量区域。首先分析三坐标测量机测量空间内的体积误差分布规律,利用最小二乘法拟合单项几何误差模型,并建立三坐标测量机空间点误差寻优模... 为了提高三坐标测量机面向被测对象的测量精度,提出一种改进粒子群算法以辨识三坐标测量机最佳测量区域。首先分析三坐标测量机测量空间内的体积误差分布规律,利用最小二乘法拟合单项几何误差模型,并建立三坐标测量机空间点误差寻优模型。所提出的改进粒子群算法结合了自适应权重、自适应干扰力和模拟退火算法,性能优于传统粒子群算法和自适应粒子群算法。对比实验显示,改进粒子群算法在最优值、最差值、均值和标准差4个方面均优于粒子群算法和自适应粒子群算法,单次寻优速度分别提高了45.1%和29.2%。实验结果表明,在规划优化空间大小为30 mm×30 mm×30 mm时,基于改进粒子群算法辨识的三坐标测量机最佳测量区域为206 mm≤X≤236 mm, 350 mm≤Y≤380 mm,-262 mm≤Z≤-232 mm。基于直径为15.874 7 mm、球度为50 nm的高精度标准球的对比实验表明,当标准球放置在三坐标测量机最佳测量区域时,标准球直径测量偏差最小为1.7μm,验证了提出方法的正确性。该方法具有普适性,可用于其他被测对象的三坐标测量机最佳测量区域确定。 展开更多
关键词 三坐标测量机 激光追踪仪 多站位测量技术 粒子群算法 最佳测量区域
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零阿贝误差的纳米三坐标测量机工作台及误差分析 被引量:21
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作者 黄强先 余夫领 +2 位作者 宫二敏 王晨晨 费业泰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期664-671,共8页
为避免常规三坐标测量机(CMM)中的阿贝误差,同时降低导轨运动误差对测量机测量不确定度的影响,研制了一种在三维测量方向上同时符合阿贝原则的纳米CMM工作台。该工作台做三维运动,x导轨和y导轨采用共平面结构;工作台三维测量系统的测量... 为避免常规三坐标测量机(CMM)中的阿贝误差,同时降低导轨运动误差对测量机测量不确定度的影响,研制了一种在三维测量方向上同时符合阿贝原则的纳米CMM工作台。该工作台做三维运动,x导轨和y导轨采用共平面结构;工作台三维测量系统的测量线正交于一点且正交点与测头中心点重合,x向和y向测量系统的测量线与xy导轨面共面。针对本工作台的特点,在参考常规三坐标测量机误差分析的基础上,详细分析了该工作台中各项误差的影响,给出了影响测量机不确定度的主要误差源,并对这些误差提出了修正方法。在研制的工作台上对一等量块进行了实验测试。结果显示,一等量块工作面的平面度测量标准差为11nm,台阶高度标准差为21nm,其中台阶高度测量平均值与检定值相差1nm。理论分析和实验结果表明,所研制的工作台从结构上避免了CMM中多项误差源的影响,尤其是避免了阿贝误差的影响,可用于高精度的三维测量。 展开更多
关键词 维纳米工作台 纳米三坐标测量机 阿贝误差 误差修正
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基于智能三坐标测量机的零件位姿单目立体视觉识别 被引量:24
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作者 黄风山 刘恩福 +1 位作者 方忆湘 韩宁 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1326-1332,共7页
为了使三坐标测量机快速准确地识别出被测零件的位姿,提出了一种基于三坐标测量机平动的单目立体视觉识别方法,并对该方法的原理、位姿参数的求解和识别过程进行了研究。根据双目立体视觉原理,以三坐标测量机带动摄像机沿X轴或Y轴平移,... 为了使三坐标测量机快速准确地识别出被测零件的位姿,提出了一种基于三坐标测量机平动的单目立体视觉识别方法,并对该方法的原理、位姿参数的求解和识别过程进行了研究。根据双目立体视觉原理,以三坐标测量机带动摄像机沿X轴或Y轴平移,在两个不同位置分别拍摄被测零件的一幅图像;利用本文提出的基于边缘图像质心偏移的同名像点匹配方法,实现单摄像机立体视觉测量,得到被测零件上各特征点在摄像机坐标系中的三维坐标;由摄像机标定参数,进一步计算出各特征点在机器坐标系中的三维坐标;再结合各特征点在零件CAD坐标系中的对应坐标,求解出被测零件的位姿参数。组建了识别系统,进行了识别实验,结果显示,识别出的实验件位姿的平移量分别为:txl=32.65mm,tyl=-90.23mm,tzl=13.27mm,旋转角分别为AX=38°,AY=4°,AZ=-5°,整个识别过程用时1.818s。得到的实验数据表明该识别方法是可行的,可满足实时测量要求。 展开更多
关键词 智能三坐标测量机 零件 位姿识别 单目立体视觉 图像匹配
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三坐标测量机动态误差混合建模方法 被引量:24
7
作者 杨洪涛 刘勇 +1 位作者 费业泰 陈晓怀 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1861-1866,共6页
为了建立高精度的三坐标测量机相关性动态误差修正模型,应用偏最小二乘回归法和支持向量机研究动态误差混合建模方法,分析了三坐标测量机的动态误差来源及特点,介绍了偏最小二乘回归法和支持向量机的基本原理及算法,编制了相应的混合建... 为了建立高精度的三坐标测量机相关性动态误差修正模型,应用偏最小二乘回归法和支持向量机研究动态误差混合建模方法,分析了三坐标测量机的动态误差来源及特点,介绍了偏最小二乘回归法和支持向量机的基本原理及算法,编制了相应的混合建模软件。应用双频激光干涉仪设计了测量机动态误差实验装置,进行了相应的误差分离实验。应用偏最小二乘法确定测量机动态误差主要影响因素,得出坐标变量y、z和x是主要影响因素、测量速度v是次要影响因素的结论。结合主要影响因素分析结果,应用支持向量机和动态误差实验数据建立了测量机的空间动态误差模型,并进行比对和验证,应用混合建模方法建立的修正模型精度可以达到±0.02μm,高于未利用偏最小二乘法±0.75μm的建模精度,完全可以用于三坐标测量机相关性动态误差的高精度建模。 展开更多
关键词 三坐标测量机 动态误差 主要影响因素 空间动态误差模型 偏最小二乘法 支持向量机
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基于CAD的三坐标测量机检测规划系统的开发 被引量:20
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作者 赵韩 刘达新 +1 位作者 董玉德 王万龙 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期1846-1853,共8页
为了提高检测自动化和智能化水平,提出基于CAD平台的三坐标测量机检测规划系统的开发方法。系统结构由外至里分为界面层、功能层、服务层和数据层四层,外层的操作和功能通过里层的支撑服务和数据实现。关键技术中检测几何信息的提取分... 为了提高检测自动化和智能化水平,提出基于CAD平台的三坐标测量机检测规划系统的开发方法。系统结构由外至里分为界面层、功能层、服务层和数据层四层,外层的操作和功能通过里层的支撑服务和数据实现。关键技术中检测几何信息的提取分为直接获取和元素离散点拟合两种方式;采样规划采用以规则分布为基础的步长自适应再分策略;路径规划主要涉及表面求交线的碰撞检查及基于启发式规则的碰撞规避;自动编程根据功能和规划信息依DMIS格式实现。整套系统基于三维CAD平台Open CASCADE进行了实现,相关实例表明该系统能很好地完成常见零件的自动检测规划任务。 展开更多
关键词 三坐标测量机(CMM) CAD/CMM集成 OPEN CASCADE 检测规划 尺寸测量接口标准(DMIS)
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三坐标测量机动态误差研究分析 被引量:22
9
作者 费业泰 赵静 +1 位作者 王宏涛 马修水 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z1期773-776,共4页
现代制造业的发展对三坐标测量机提出了更高的速度和精度要求。高速三坐标测量机已成为测量机发展的一个重要趋势,但测量机速度的提高使动态误差成为了影响测量机精度的主要因素。阐明了三坐标测量机动态误差的概念,分析了测量机的主要... 现代制造业的发展对三坐标测量机提出了更高的速度和精度要求。高速三坐标测量机已成为测量机发展的一个重要趋势,但测量机速度的提高使动态误差成为了影响测量机精度的主要因素。阐明了三坐标测量机动态误差的概念,分析了测量机的主要动态误差源,并对国内外各种减小动态误差影响的技术进行了较全面的分析。 展开更多
关键词 三坐标测量机 动态误差 误差补偿
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三坐标测量机智能技术 被引量:13
10
作者 赵英剑 王建利 +3 位作者 马新辉 刘书桂 张国雄 李真 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期164-167,共4页
介绍了智能坐标测量机的关键技术 ,包括CAD数据的识别和转化、测量策略的制定、面向测量工件的误差补偿和精度优化和防碰撞算法等。并指出智能化必将是坐标测量机发展的重要方向。
关键词 三坐标测量机 智能技术 功能 CAD数据 提取 识别 面向对象 零件定义模型 零件位置 自动识别系统
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新型纳米三坐标测量机误差检定方法的研究 被引量:27
11
作者 夏瑞雪 陈晓怀 +1 位作者 卢荣胜 俞庆平 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2010年第3期250-256,共7页
以三光束平面镜微型激光干涉仪作为高精度的标准量,研究新型纳米三坐标测量机的误差检定方法,设计相应的激光头姿态调节架和目标靶镜,组建一套适用于其的误差检定系统,分四次即可实现对测量精度影响较大的11项单项误差进行相对高精度、... 以三光束平面镜微型激光干涉仪作为高精度的标准量,研究新型纳米三坐标测量机的误差检定方法,设计相应的激光头姿态调节架和目标靶镜,组建一套适用于其的误差检定系统,分四次即可实现对测量精度影响较大的11项单项误差进行相对高精度、便捷、同步地检定。以LabVIEW作为软件开发平台,基于三次样条插值算法,编写对单项误差的采样数据进行插值计算的应用程序,以求得单项误差在量程范围内任意位置的值。 展开更多
关键词 纳米三坐标测量机 激光干涉仪 误差检定 次样条函数
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三坐标测量机无碰撞检测路径的生成 被引量:10
12
作者 刘达新 赵韩 +1 位作者 董玉德 王万龙 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期804-811,共8页
针对三坐标测量机检测路径的优化与安全问题,提出一种无碰撞检测路径的生成方法.先对测量点按其参数加权和大小规划检测顺序形成初始路径,再通过对测头扫描体表面与零件表面求截面交线进行碰撞检测,结合轴向包围盒过滤提高碰撞检测的效... 针对三坐标测量机检测路径的优化与安全问题,提出一种无碰撞检测路径的生成方法.先对测量点按其参数加权和大小规划检测顺序形成初始路径,再通过对测头扫描体表面与零件表面求截面交线进行碰撞检测,结合轴向包围盒过滤提高碰撞检测的效率;对于碰撞的路径段,先对可能存在的外圆特征进行碰撞规避,再对其他碰撞采用启发式规则进行避障移动规划,结合设计的一个扩展包围盒进行避障点设定.最后通过实验验证了文中方法的可行性.实验结果表明,该方法可以在较短时间内生成有效的较优路径,同时能很好地避免碰撞. 展开更多
关键词 三坐标测量机(CMM) 路径生成 碰撞检测 碰撞规避 包围盒
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基于三坐标测量机实验教学的探索与实践 被引量:10
13
作者 杨雪荣 成思源 +2 位作者 马登富 张湘伟 郭钟宁 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2011年第11期112-115,共4页
三坐标测量机是一种高效率、高精度的测量仪器,在工业生产中得到了广泛的应用。设计了基于CAD数模的三坐标测量机实验。该实验有完整、规范的操作步骤,对实验步骤中的规划原则进行了分析,有助于学生尽快掌握三坐标测量机的操作及测量软... 三坐标测量机是一种高效率、高精度的测量仪器,在工业生产中得到了广泛的应用。设计了基于CAD数模的三坐标测量机实验。该实验有完整、规范的操作步骤,对实验步骤中的规划原则进行了分析,有助于学生尽快掌握三坐标测量机的操作及测量软件的使用。实践证明,利用三坐标测量机开设测量实验课程有利于学生巩固测量技术的理论知识,掌握最先进的测量技术,有效地提高了学生的工程实践能力。 展开更多
关键词 三坐标测量机 实验教学 测量技术
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智能三坐标测量机中零件位置自动识别系统 被引量:8
14
作者 马新辉 张国雄 +1 位作者 王建利 刘书桂 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期165-170,共6页
提出了一种基于机器视觉和 CAD三维模型的零件自动定位方案 ,利用虚拟图像匹配的方法确定零件在工作台上的位置和方向。在 CAD三维模型中 ,针对零件的可能放置方式通过透视成像的方法形成多幅虚拟图像。CCD产生的实际图像与各幅虚拟图... 提出了一种基于机器视觉和 CAD三维模型的零件自动定位方案 ,利用虚拟图像匹配的方法确定零件在工作台上的位置和方向。在 CAD三维模型中 ,针对零件的可能放置方式通过透视成像的方法形成多幅虚拟图像。CCD产生的实际图像与各幅虚拟图像进行匹配。确定零件坐标系与机器坐标系的关系 ,达到定位目的。最后在三坐标测量机平台上实现了该方法 。 展开更多
关键词 位置识别 机器视觉 CAD 图像匹配 透视成像 虚拟图像 智能三坐标测量机
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微纳米三坐标测量机三轴垂直度误差测量及建模补偿 被引量:13
15
作者 李瑞君 李洁 +2 位作者 何亚雄 程真英 黄强先 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期452-456,共5页
垂直度误差是微纳米三坐标测量机的重要误差源之一,必须对其进行高精度测量并建立垂直度误差的补偿模型。采用基于光电位置敏感器件(PSD)的测量装置,先将三轴垂直度误差转化成相应方向的直线度误差再对其进行测量,并对微纳米三坐标测量... 垂直度误差是微纳米三坐标测量机的重要误差源之一,必须对其进行高精度测量并建立垂直度误差的补偿模型。采用基于光电位置敏感器件(PSD)的测量装置,先将三轴垂直度误差转化成相应方向的直线度误差再对其进行测量,并对微纳米三坐标测量机的垂直度误差进行建模和补偿。通过对0级标准量块厚度进行测量和垂直度误差补偿,量块X、Y方向厚度测量误差分别减小了11μm和4μm,验证了垂直度误差测量方法和补偿模型的有效性。 展开更多
关键词 计量学 微纳米三坐标测量机 垂直度误差 建模补偿
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三坐标测量机动态误差补偿的研究 被引量:11
16
作者 宋开臣 张奕群 +1 位作者 李书和 张国雄 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期23-25,59,共4页
本文研究了三坐标测量机在高速测量过程中的动态误差。针对一移动桥式三坐标测量机,分析了其动态误差的产生原因,建立了动态误差的数学模型,对动态误差进行了全面的测量和补偿。实验证明动态误差具有一定的重复性,可用软件补偿,从... 本文研究了三坐标测量机在高速测量过程中的动态误差。针对一移动桥式三坐标测量机,分析了其动态误差的产生原因,建立了动态误差的数学模型,对动态误差进行了全面的测量和补偿。实验证明动态误差具有一定的重复性,可用软件补偿,从而提高三坐标测量机快速测量的精度。 展开更多
关键词 三坐标测量机 动态误差 误差补偿
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智能三坐标测量机检测规划问题的研究综述 被引量:17
17
作者 吴永清 刘书桂 张国雄 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第7期828-831,共4页
从测头和测头方向的选择、测量点数目及其位置的确定、检测路径的规划、碰撞检查和碰撞规避问题等几方面对自动检测规划的研究和发展做了较全面的综述 。
关键词 三坐标测量机 检测规划 测头 碰撞
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充分利用三坐标测量机培养学生工程实践能力 被引量:16
18
作者 赵天婵 冯俊 胡珺 《实验技术与管理》 CAS 2008年第6期152-155,共4页
三坐标测量机是一种通用性强、自动化程度高、精度高的测量系统,目前在先进制造技术和科学研究中有着极其广泛的应用。在实践教学环节中通过三坐标测量机的综合运用开展工科大学生工程能力的培养,形成以综合实验、设计实验(反求设计... 三坐标测量机是一种通用性强、自动化程度高、精度高的测量系统,目前在先进制造技术和科学研究中有着极其广泛的应用。在实践教学环节中通过三坐标测量机的综合运用开展工科大学生工程能力的培养,形成以综合实验、设计实验(反求设计、测量方案比较设计、逆向、正向设计)为主体的教学方案,经实践证明效果良好,提高了学生就业竞争力。 展开更多
关键词 三坐标测量机 工程能力培养 综合实验 设计实验 UG软件
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基于遗传算法的三坐标测量机测量路径规划方法 被引量:9
19
作者 周开俊 肖轶 周小青 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1626-1631,共6页
针对现有三坐标测量机检测路径规划方法的不足,提出和构建了零件检测特征群数学模型和求解流程,在此基础上,根据检测工作平面、检测测头及检测测针变动次数和检测路径构建优化目标函数,从宏观和微观两个层面分别应用矩阵交叉遗传算法和... 针对现有三坐标测量机检测路径规划方法的不足,提出和构建了零件检测特征群数学模型和求解流程,在此基础上,根据检测工作平面、检测测头及检测测针变动次数和检测路径构建优化目标函数,从宏观和微观两个层面分别应用矩阵交叉遗传算法和序列规划遗传算法进行零件检测特征路径的优化求解。最后以Hexagon公司检测零件为例,说明了零件初始检测信息的获取以及算法的优化求解过程。实践证明,该方法快速有效,且具有良好的工程应用价值。 展开更多
关键词 三坐标测量机 测量路径规划 遗传算法 矩阵交叉 序列规划
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用激光干涉仪测量三坐标测量机的动态特性 被引量:10
20
作者 董晨松 穆玉海 张国雄 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 1998年第5期621-626,共6页
提出了一种用激光干涉仪测量三坐标测量机动态误差的方法,分析了激光干涉仪的测量原理并分别对扫描测量和触发测量中的动态误差进行了模拟测量.实验结果表明,运动中的加速度产生的附加惯性力是产生动态误差的重要因素.由于惯性的原... 提出了一种用激光干涉仪测量三坐标测量机动态误差的方法,分析了激光干涉仪的测量原理并分别对扫描测量和触发测量中的动态误差进行了模拟测量.实验结果表明,运动中的加速度产生的附加惯性力是产生动态误差的重要因素.由于惯性的原因,扫描测量中换向时产生的误差大约是同样条件下惯性力造成误差的2倍. 展开更多
关键词 激光干涉仪 三坐标测量机 动态误差 动态特性
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