基于LSTM-GRU神经网络的机床主轴回转误差分离降噪研究 被引量：4

1

作者 迟玉伦 李希铭 +1 位作者 朱文博 余建华 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期1615-1625,共11页

频域三点法是分离主轴回转误差的常用方法,其误差分离精度受被测信号中噪声的影响较大,不适当的降噪方法会使测试结果失真。为此,提出了基于LSTM-GRU神经网络的机床主轴回转误差分离降噪方法。首先,使用经遗传算法优化的传感器夹角搭建... 频域三点法是分离主轴回转误差的常用方法,其误差分离精度受被测信号中噪声的影响较大,不适当的降噪方法会使测试结果失真。为此,提出了基于LSTM-GRU神经网络的机床主轴回转误差分离降噪方法。首先,使用经遗传算法优化的传感器夹角搭建测试系统并对主轴回转误差进行数据信号采集。然后,配置卡尔曼滤波器对3个传感器信号进行降噪,通过三点法分离出同步误差和异步误差。最后,使用LSTM-GRU模型分别对同步误差和异步误差降噪,并将该模型降噪结果与LSTM-LSTM双层神经网络降噪、卡尔曼滤波和小波阈值降噪和结果对比,分别计算其Allan方差来评价不同方法的降噪效果。实验结果显示,使用该LSTM-GRU模型降噪后的同步误差Allan方差为2.014×10^(-8)mm^(2),异步误差Allan方差为3.967×10^(-8)mm^(2),均小于卡尔曼滤波、小波阈值降噪和LSTM-LSTM双层神经网络降噪结果。LSTM-GRU模型的降噪效果最优,被测主轴在转速为6000 r/min时的同步误差为2.42μm,异步误差为3.21μm,符合实际情况。 展开更多

关键词 几何量计量 主轴回转误差 频域三点法 LSTM-GRU 传感器夹角优化

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基于多传感器信号的主轴回转误差在线回归预测方法研究 被引量：1

2

作者 迟玉伦 宋卓阳 +1 位作者 王国强 姚磊 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第9期1300-1313,共14页

通过对主轴回转误差形成机理分析,基于多传感器信号构建了主轴回转误差回归预测模型。首先,使用LMD分解方法和皮尔逊相关系数算法对主轴回转误差密切相关的主轴前轴承振动信号、主轴电流信号和前轴承声发射信号进行特征量提取和寻优降维... 通过对主轴回转误差形成机理分析,基于多传感器信号构建了主轴回转误差回归预测模型。首先,使用LMD分解方法和皮尔逊相关系数算法对主轴回转误差密切相关的主轴前轴承振动信号、主轴电流信号和前轴承声发射信号进行特征量提取和寻优降维,克服了以往机床主轴回转误差预测中原始信号类型过于单一的问题。其次,针对各监测信号与机床主轴回转误差之间的非线性问题,利用支持向量机模型特有的RBF核函数实现多输入量下的非线性预测、找到数据之间的复杂关系,但模型中宽度系数σ、惩罚因子C和不敏感损失系数ε的有效确定是建立其RBF核函数的难题,为此建立了基于粒子群算法的支持向量机模型对主轴回转误差进行回归预测。再次,为评价该模型的有效性,提出了基于均方误差、平均绝对误差和决定系数的主轴回转误差回归预测模型评价方法。最后,使用i5m4数控加工中心对上述预测模型进行了实验研究,结果表明:该PSO-SVM回归预测模型的均方误差为0.19%,平均绝对误差为4.58%,决定系数为0.9237,相对于优化前模型,该PSO-SVM回归预测模型可准确有效实现主轴回转误差的预测。 展开更多

关键词 几何量计量 主轴回转误差 多传感器信号 PSO-SVM LMD 皮尔森相关系数

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主轴回转误差引入飞切加工表面微波纹的形成机理与解决方案 被引量：2

3

作者 孙郅佶 毕果 +3 位作者 安晨辉 王振忠 雷向阳 张清华 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第20期197-202,共6页

为分析超精密飞切机床加工表面微波纹的形成机理,研究了主轴回转误差信息提取与表面形貌仿真技术,获取微波纹误差来源并研究解决方案。首先,在超精密飞切机床主轴上搭载五通道在线电容位移检测系统,并对采集到的信号进行误差分析提取。... 为分析超精密飞切机床加工表面微波纹的形成机理,研究了主轴回转误差信息提取与表面形貌仿真技术,获取微波纹误差来源并研究解决方案。首先,在超精密飞切机床主轴上搭载五通道在线电容位移检测系统,并对采集到的信号进行误差分析提取。然后,建立飞切加工表面微观形貌三维仿真模型,仿真分析主轴误差引入的加工表面微波纹,并与表面检测结果比对确定误差来源。最后,通过调整主轴电机控制系统抑制该误差。三维仿真和实测结果相吻合,证实超精密飞切机床主轴转速波动导致的回转误差造成了工件表面1 Hz左右的规律性条纹,对主轴转速控制系统进行数字化改造后,基本消除了该因素导致的表面微波纹,表面粗糙度从5 nm以上抑制到2 nm左右,PV值优于10 nm。超精密飞切机床主轴转速波动会对飞切加工表面微观形貌以及表面粗糙度产生显著影响,需至少控制在0.5 r/min以内。 展开更多

关键词 超精密飞切加工 主轴回转误差 粗糙度 微波纹

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基于周期分解的机床主轴回转误差预报模型 被引量：3

4

作者 杜正春 杨建国 颜景平 《计量学报》 CSCD 北大核心 2003年第2期95-98,共4页

随着精密机械、惯性技术和宇宙科学等学科的发展 ,超高精密零件在这些领域有着重要用途。但是其制造以及测量均受到主轴回转误差的限制。当今加工预测补偿控制已成为精密加工技术的一个发展研究方向。依靠传统的主轴回转误差预测模型仅... 随着精密机械、惯性技术和宇宙科学等学科的发展 ,超高精密零件在这些领域有着重要用途。但是其制造以及测量均受到主轴回转误差的限制。当今加工预测补偿控制已成为精密加工技术的一个发展研究方向。依靠传统的主轴回转误差预测模型仅仅能补偿掉误差成分中可表达的重复误差。本文对主轴回转误差采用了基于周期分解的组合建模方法 ,建立了更有效的预测模型。仿真实验结果表明该模型提高了回转误差的预报精度 。 展开更多

关键词 机床 计量学 周期分解 主轴回转误差 预测模型 奇异值分解

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高精密机床主轴回转误差在线测试系统 被引量：2

5

作者 周继昆 张荣 +1 位作者 凌明祥 张毅 《中国测试》 CAS 北大核心 2016年第7期64-67,共4页

为实现对高精度机床主轴回转误差的在线实时测量,根据机床机械结构特点,采用标准球及外基准测量方法间接对机床主轴径向位移进行测量,并利用三点法误差分离算法将主轴圆度误差与回转误差分离,得到纯回转误差。依据所提出的测试方法,基于... 为实现对高精度机床主轴回转误差的在线实时测量,根据机床机械结构特点,采用标准球及外基准测量方法间接对机床主轴径向位移进行测量,并利用三点法误差分离算法将主轴圆度误差与回转误差分离,得到纯回转误差。依据所提出的测试方法,基于PXI总线数据采集技术建立测试系统硬件部分,并利用PXI外部时钟同步采集卡实现主轴径向位移信息的等角度同步采样;在LabVIEW开发环境下,开发在线测试软件,对回转误差进行在线分离。利用该系统对某机床进行在线测试,测试结果表明,测试系统可以在线将机床主轴纯回转误差从径向位移信息中分离出来,并达到较高的测试准确度。 展开更多

关键词 精密机床 主轴回转误差 在线测试 三点法 标准球 外基准测量

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基于遗传算法的主轴回转误差评价方法 被引量：2

6

作者 高慧中 刘飞 +2 位作者 梁霖 徐光华 黄付中 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2012年第12期19-22,共4页

针对主轴回转误差评价问题,提出了基于遗传算法的主轴回转误差评价方法。建立了基于遗传算法的最小包络圆法误差计算模型。通过研究精密主轴回转误差特征,利用遗传算法与最小包络圆评价方法,获得了基于遗传算法的主轴回转误差评价方法,... 针对主轴回转误差评价问题,提出了基于遗传算法的主轴回转误差评价方法。建立了基于遗传算法的最小包络圆法误差计算模型。通过研究精密主轴回转误差特征,利用遗传算法与最小包络圆评价方法,获得了基于遗传算法的主轴回转误差评价方法,并在精密磨齿机主轴上进行实验验证与应用。结果表明,基于遗传算法的最小包络圆主轴回转误差评价方法具有良好的评价效果。 展开更多

关键词 主轴回转误差 最小包络圆 遗传算法

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机床主轴回转误差计算机辅助测试 被引量：6

7

作者 李迅波 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第2期151-155,共5页

应用计算机辅助测试（ＣＡＴ）技术，以计算机为基础，提出了一种高精度主轴回转误差在线测量方法，并开发了在线测量和数据处理系统。该系统由高精度标准球、涡流传感器、微机和数据处理软件组成。采用数字滤波方法消除一次偏心分量，... 应用计算机辅助测试（ＣＡＴ）技术，以计算机为基础，提出了一种高精度主轴回转误差在线测量方法，并开发了在线测量和数据处理系统。该系统由高精度标准球、涡流传感器、微机和数据处理软件组成。采用数字滤波方法消除一次偏心分量，在此基础上对数据处理和误差评定进行了探讨，将系统用于车床主轴回转精度的实际测量，取得了良好效果。 展开更多

关键词 计算机辅助测试 主轴回转误差 机床

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融合机床加工特性的主轴回转误差预测 被引量：4

8

作者 陆兴华 张忠海 《机床与液压》 北大核心 2019年第20期33-37,共5页

针对机械制造装备主轴精度补偿问题,研究一种融合机床精度和加工参数的主轴回转精度预测方法。为获取主轴回转精度指标,研究基于多点测量的主轴实际回转位置测量方法,利用最小二乘法求解主轴端面跳动的最大圆、最小圆和最优圆,进一步得... 针对机械制造装备主轴精度补偿问题,研究一种融合机床精度和加工参数的主轴回转精度预测方法。为获取主轴回转精度指标,研究基于多点测量的主轴实际回转位置测量方法,利用最小二乘法求解主轴端面跳动的最大圆、最小圆和最优圆,进一步得到端面圆度的极大误差和极小误差。建立BP神经网络模型,融合机床精度因素、加工精度因素获得输入指标,将极大误差、极小误差和其余实测指标作为输出指标,训练神经网络,获得网络权值。验证机床主轴回转预测精度,实验结果表明:已训练的网络预测偏差为0.5%。考虑机床本体精度和加工参数的误差预测结果可指导工程技术人员进行机床选型,根据不同加工要求选择最优加工方式,提高加工质量。 展开更多

关键词 主轴回转误差 制造装备 BP神经网络预测 机床精度

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基于主轴回转误差的模糊自整定PID控制器设计

9

作者 李树森 陈素平 +1 位作者 田倩 元月 《安徽农业科学》 CAS 2014年第7期2155-2157,共3页

为解决常规PID调节器很难满足在线回转误差检测与控制要求的问题,以静压气体轴承回转误差控制系统为研究对象进行了探讨,提出了模糊自整定PID控制策略。根据模糊控制理论,运用常规PID控制器的设计方法,设计出了模糊自整定PID控制器,实现... 为解决常规PID调节器很难满足在线回转误差检测与控制要求的问题,以静压气体轴承回转误差控制系统为研究对象进行了探讨,提出了模糊自整定PID控制策略。根据模糊控制理论,运用常规PID控制器的设计方法,设计出了模糊自整定PID控制器,实现了PID控制器参数在线自调整。仿真试验表明,与传统的PID控制相比,模糊PID控制系统具有良好的稳定性和自适应能力。 展开更多

关键词 主轴回转误差 PID控制器 模糊自整定

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主轴回转误差造成的加工误差新观点

10

作者 吕宝君 黄新平 +1 位作者 关凯书 王瑞娟 《莱阳农学院学报》 1997年第4期298-302,共5页

从分析车削加工和镗削加工时主轴回转轴线的位置变化入手，研究了主轴回转轴线的纯径向跳动和纯角度摆动所造成的加工误差，得到了与传统观点不同的新观点。

关键词 机床 主轴回转误差 加工误差 新观点

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一种主轴回转误差测量方法的研究 被引量：8

11

作者 郭学庆 杨赫然 孙兴伟 《机床与液压》 北大核心 2018年第16期99-102,共4页

主轴回转误差是影响机床加工精度的重要因素,针对主轴回转误差的产生和测量方法进行分析和研究。在此基础上,采用了一种优化算法——线位移四点法矩阵算法对主轴回转误差进行分离,来代替传统傅里叶变换实现圆度误差分离。采用最小二乘... 主轴回转误差是影响机床加工精度的重要因素,针对主轴回转误差的产生和测量方法进行分析和研究。在此基础上,采用了一种优化算法——线位移四点法矩阵算法对主轴回转误差进行分离,来代替传统傅里叶变换实现圆度误差分离。采用最小二乘法和圆图像误差值对分离后的主轴回转误差进行评定。对测量数据进行处理,得到的结果精度较高,可以对主轴回转误差实现有效分离。 展开更多

关键词 主轴回转误差 误差分离 矩阵算法 数据处理

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主轴回转误差对工件圆度误差的影响研究

12

作者 郭力 《南方农机》 2020年第17期26-28,共3页

主轴回转误差是影响机床加工精度的重要因素之一,通过构建测试车床的主轴回转误差测试的系统,研究在线条件下主轴回转误差对工件圆度误差的影响关系。研究结果表明,主轴回转误差与工件圆度误差的形态相似度高,而且两者相关性系数在0.9... 主轴回转误差是影响机床加工精度的重要因素之一,通过构建测试车床的主轴回转误差测试的系统,研究在线条件下主轴回转误差对工件圆度误差的影响关系。研究结果表明,主轴回转误差与工件圆度误差的形态相似度高,而且两者相关性系数在0.9以上。这为后续采用主轴回转误差对精密加工机床的加工工件圆度误差预测提供了研究基础。 展开更多

关键词 车床 主轴回转误差 工件 圆度误差

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一种基于多步法的高精密主轴回转误差分离算法 被引量：7

13

作者 乔凌霄 陈江宁 +2 位作者 陈文会 张丽 田景志 《计量学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期6-11,共6页

论述了多步法回转误差分离算法的技术原理,提出了频域混合补偿法误差分离算法,通过分析采集到的误差数据中主轴回转误差、圆度误差等成分的频域特性,利用傅里叶变换得到误差的谐波分量,通过剔除、补偿等方式分离偏心误差、圆度误差,从... 论述了多步法回转误差分离算法的技术原理,提出了频域混合补偿法误差分离算法,通过分析采集到的误差数据中主轴回转误差、圆度误差等成分的频域特性,利用傅里叶变换得到误差的谐波分量,通过剔除、补偿等方式分离偏心误差、圆度误差,从而得到主轴回转误差,该算法能很好地解决谐波抑制问题。通过圆度仪在工作现场采集数据进行仿真分析,实验验证该方法的可行性,并用最小二乘法对结果进行评定。三、四、五步法得到的圆度误差评定值与厂家给出的圆度误差40 nm间的差分别为118 nm、113 nm、145 nm,而频域混合补偿法分离出的圆度误差评定值为54 nm,与40 nm仅相差14 nm,可以看出频域混合补偿法对误差的分离效果明显优于多步法的误差分离效果。 展开更多

关键词 计量学 主轴回转误差 高精密主轴 误差分离 频域混合补偿法 谐波抑制

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机床主轴径向回转误差的测试与研究 被引量：18

14

作者 伍良生 杨勇 周大帅 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第1期107-109,共3页

给出了一种主轴回转误差动态测量的误差分离方法,提出了一套主轴回转精度的动态测试系统。该系统由位移测试单元、采样时钟单元、数据采集卡、通用计算机及数据处理软件组成。该系统用于电主轴回转精度的实际测量,取得了良好效果。

关键词 高速回转主轴 主轴回转误差 误差分离

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基于LabVIEW的电主轴径向回转误差测量技术 被引量：4

15

作者 伍良生 王永宾 周大帅 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2009年第9期13-17,共5页

应用数理统计法误差分离技术,开发了一套基于LabVIEW的电主轴径向回转精度的动态测试系统。该系统用软件分度替代了测量所需的角度测试装置——编码器,运用到电主轴回转精度测试,降低了测试设备的安装要求,从而使现场测试变得更准确、... 应用数理统计法误差分离技术,开发了一套基于LabVIEW的电主轴径向回转精度的动态测试系统。该系统用软件分度替代了测量所需的角度测试装置——编码器,运用到电主轴回转精度测试,降低了测试设备的安装要求,从而使现场测试变得更准确、方便、有效。 展开更多

关键词 电主轴 主轴回转误差 误差分离 虚拟仪器

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用圆弧极板型差动式电容传感器测量主轴回转精度时的误差分析 被引量：2

16

作者 洪迈生 洪亮 《计量学报》 CSCD 北大核心 1998年第2期152-156,共5页

定量地分析了圆弧极板型差动电容式传感器在测量主轴回转误差运动时的原理误差。指出不能忽略主轴截面形状误差的１、５、７阶谐波的影响，其余均可剔除或忽略。

关键词 主轴回转误差 测量 差动法 机床 几何误差

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主轴径向回转误差测试中的误差分析 被引量：7

17

作者 陈清 梁兵 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期23-25,32,共4页

对以圆柱体作为被测试对象在主轴径向回转误差的测试中可能引入的测量误差进行了分析.讨论了主轴安装倾斜或偏心引入的测量误差、测头安装偏心引起的测量误差、以及测量仪器引起的线性漂移等误差项的来源及对实际误差的精度影响,并给出... 对以圆柱体作为被测试对象在主轴径向回转误差的测试中可能引入的测量误差进行了分析.讨论了主轴安装倾斜或偏心引入的测量误差、测头安装偏心引起的测量误差、以及测量仪器引起的线性漂移等误差项的来源及对实际误差的精度影响,并给出了误差表达公式.指出精密主轴的偏心运动和安装测头的装夹偏心有相关性,实际分离的偏心值为两者的耦合项;偏心运动与主轴和被测试对象材料存在相关性;由主轴轮廓外形引入的测量误差在满足精度的前提下,可以使用标准圆柱体作被测试对象. 展开更多

关键词 主轴径向回转误差 测试 误差分析 偏心运动 误差求解

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一种轻载测量仪器精密主轴轴系的精度设计实践 被引量：1

18

作者 涂小龙 冯刚 +1 位作者 叶勇 傅瑛 《工具技术》 2010年第9期98-101,共4页

分析了影响测量仪器主轴回转精度的几种主要误差形式及其来源,并以一种轻载滚珠主轴轴系的结构设计为例,说明了主轴轴系精度设计的原则及要点。

关键词 主轴轴系 主轴回转误差 精度设计

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重型卧式车床高精度主轴装配工艺研究 被引量：2

19

作者 唐宝泉 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2008年第10期120-122,共3页

1概述 在主轴回转误差中，主轴回转轴线的运动误差有径向圆跳动、端面圆跳动和倾角摆动三种基本型式。 回转误差产生的原因有：主轴（轴径圆度、同轴度、轴肩端面垂直度）、轴承（内圈精度、外圈精度、滚动体精度）、箱体轴承孔（轴... 1概述 在主轴回转误差中，主轴回转轴线的运动误差有径向圆跳动、端面圆跳动和倾角摆动三种基本型式。 回转误差产生的原因有：主轴（轴径圆度、同轴度、轴肩端面垂直度）、轴承（内圈精度、外圈精度、滚动体精度）、箱体轴承孔（轴承孔圆度、同轴度、端面垂直度）三种基本零件的误差引起的。 展开更多

关键词 主轴回转误差 高精度 重型卧式车床 装配工艺 端面垂直度 径向圆跳动 端面圆跳动 轴承孔

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精密球形零件的工艺和计量 被引量：3

20

作者 章燕申 雷田玉 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1989年第1期117-124,11,共9页

本文介绍了精密球形零件的专用四轴研磨机,采用微机周期性地改变研磨机的旋转方向,使得被加工零件达到很高的圆度。采用这种研磨机加工了光学玻璃样板球、静电陀螺的空心转子和实心转子,圆度均优于0.020微米。文中还介绍了圆度的精密计... 本文介绍了精密球形零件的专用四轴研磨机,采用微机周期性地改变研磨机的旋转方向,使得被加工零件达到很高的圆度。采用这种研磨机加工了光学玻璃样板球、静电陀螺的空心转子和实心转子,圆度均优于0.020微米。文中还介绍了圆度的精密计量方法,采用计算机处理多位置的测量数据,可以补偿圆度仪的主轴回转误差。 展开更多

关键词 研磨机 主轴回转误差 实心转子 静电陀螺 手工研磨 用计算机处理 计量精度 被测零件 误差补偿 加工精度

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