一、机床和半导体制造设备的精密测量技术(Ⅰ)——利用机动球杆的三维空间误差评价技术（论文文献综述）
刘立军[1]（2021）在《五轴点胶机误差测评及高速运动算法优化设计》文中指出在当今这个数字化、信息化高速发展的时代,“互联网+”技术风靡全球,微电子技术与互联网技术相结合成为许多行业发展的重点,使得电子产品的发展逐步走向微小化、精密化,这也推动了电子产品组装工艺的进步,点胶机在电子产品的表面贴装中起着十分重要的作用。和国外成熟的自动化点胶设备相比,我国点胶机无论是在点胶精度还是点胶速度上都有很大差距。点胶机在点胶加工的过程中会产生多种误差,其中主要包括与机床组件运动过程中由于自身及负载的动态特性变化产生的误差,称为动态误差,对机床动态误差影响最大的是系统的转动惯量;另外还有一种误差称为静态误差,主要指的是由于机床床身及其零部件在制造、装配过程中产生的几何误差。本文以成都某公司的五轴双转台点胶机作为研究对象,着重于对五轴点胶机的误差测评和高速运动控制算法的优化设计。误差测评包括动态误差测评和静态误差测评,动态误差测评主要指机床各轴运动过程中伺服电机电机轴转动惯量辨识及控制器参数自整定;静态误差测评中采用双球杆仪来对机床的各轴误差进行辨识,然后作出补偿。以上操作主要为了提高点胶机点胶的精度。在高速点胶系统中,设计优化了一种S型曲线升降速的控制算法,在保证加工平稳性的同时加快了点胶的速度,使控制系统的控制性能也得到了很好的提升。研究内容主要包括以下几个部分:（1）为了减小机床在运动控制中存在的动态误差,对永磁同步电机转动惯量进行了辨识仿真。以五轴点胶机中提供动力的永磁同步电机（PMSM）为研究对象。着重研究转动惯量这个对机床动态特性影响最大的因素。建立了三相PMSM的数学模型,在MATLABSimulink中搭建了基于PI控制器的三相PMSM矢量控制仿真模型,并进行仿真实验,结合模型参考自适应辨识算法对三相PMSM转动惯量进行辨识。（2）为了检测点胶机的静态误差,研究了基于球杆仪的数控机床精度检测方法,并应用于乐创公司的五轴点胶机。分析了机床的结构,按误差是否与位置有关,将引起机床加工的误差进行系统的分类。定义了机床动、静态几何误差,用齐次变换矩阵的方法建立了五轴点胶机的数学模型和空间误差模型。基于公司的五轴点胶机设计了球杆仪的工装及几何误差测量方案,使用QC20-W球杆仪对机床的静态几何误差进行辨识。（3）就数控加工中T形、S形这两种常见的升降速控制算法分别进行了分析,分别得到T形曲线升降速过程中可能出现的3种可能情况和S形曲线升降速过程中可能出现的8种可能情况,并分别进行了设计计算,得到其理论插补时间。然后基于MPC8801运动控制卡,实现了此算法并对L公司I5系列控制器的效率进行了校核。最后,通过实验对比了T形、S形这两种不同升降速模式对运动控制精度的影响。
耿万佳[2]（2021）在《被动式激光跟踪测量系统的误差建模与补偿》文中研究表明提高工业机器人的绝对定位精度是队制造业的自动化生产具有重要意义,过低的绝对定位精度不仅会影响工业产品的生产质量,而且会影响自动化生产线的工作效率。目前市场上普遍利用激光跟踪仪对工业机器人的空间定位精度进行校正,但是由于激光跟踪仪的价格昂贵,难以在企业生产中普及。因此,在精度满足工业生产要求的前提下,激光跟踪仪成本的控制对其在制造业的普及化具有重要意义。针对此问题,课题组研制了一款测量价格便宜的空间坐标测量装置,即被动式激光跟踪测量系统。本文对被动式激光跟踪测量系统进行详细概述,其在主动式激光跟踪仪的二维转台基础上,采用双层导轨式的伸缩机构代替复杂的跟踪控制系统,配合激光干涉仪实现径向距离的测量。被动式激光跟踪测量系统基于球坐标原理进行测量,测量过程中由被测目标牵引其进行运动,并同时对被测量目标的空间坐标进行测量。与激光跟踪仪相比,被动式激光跟踪测量系统的测量原理简单,且成本得到有效控制。为了提高被动式激光跟踪测量系统的精度,基于齐次坐标变换方法建立了被动式激光跟踪测量系统的几何误差模型,基于BP神经网络方法对残余误差进行学习建立了测量系统的非几何误差模型。对几何误差模型中的各项误差参数设计了测量实验:基于激光准直原理对伸缩机构的直线度误差进行测量;采用回转激光法对二维转台的轴系误差进行测量;采用正倒镜法对伸缩机构的轴系误差进行测量;基于余弦定理对伸缩机构的初始长度进行标定。最后在精密二维运动平台上完成了测量系统重复性以及模型补偿效果验证实验:实验结果表明,被动式激光跟踪测量系统对多点重复测量的标准差小于4.4μm,经几何误差模型和非几何误差模型补偿后,被动式激光跟踪测量系统的比对残差从339.1μm降低到34.7μm,补偿效果为89.8%。
刘力[3]（2021）在《精密转台多自由度运动误差测量系统研究应用》文中提出回转运动作为机械运动中的最基本的运动之一,其被广泛的应用在工业机器人、精密机床、激光跟踪仪、坐标测量机等。但是由于装配、制造、设计等诸多因素的存在,导致转台回转轴在运动过程中始终固有的存在着位置相关几何误差以及位置无关几何误差。误差防止法和误差补偿法是提高精密加工或测量仪器回转精度最常用的方法,相比于误差防止法,误差补偿法不需要提高零部件的制造、装配精度,通过相关理论分析建立相关的数学模型补偿误差,进一步的提升仪器的加工测量精度。所以本文着重研究转台的几何运动误差测量以及分离工作,提出转台运动误差的在线与离线测量方法,建立几何运动误差的分离补偿模型并进行测量比对验证。本文提出一种精密转台的五自由度几何运动误差的激光测量系统。基于齐次坐标变换的误差分离模型,分析参考轴与回转轴未对准的位置无关几何误差、测量仪器的安装误差、以及回转轴固有的多自由位置相关几何误差之间的几何关系。对测量的误差运动进行最小二乘圆（LSC）分析,分离出测量仪器的安装误差,同时解耦出精密转台的五自由度位置相关几何误差以及回转轴线未对准的位置无关几何误差。最后对精密转台分别进行顺时针（CW）以及逆时针（CCW）多次重复测试,并与光电自准直仪测量结果进行比对,成功验证了转台多自由度运动误差测量系统的可行性以及有效性。目前,包括上述本文提出的方法在内,转台的多自由度几何运动误差辨识大多均属于离线准静态测量。然而在实际运动过程中,回转工作台不可避免的存在着负载,由于负载的实时变化,其回转运动的多自由度的几何运动误差与离线准静态测量的误差模型不一致,导致离线准静态测量的运动误差在在线运动中补偿效果不理想。因此,本文提出一种双光栅编码器的精密转台几何误差多自由度在线测量系统,该双光栅编码器可以内嵌到精密转台回转主轴上,通过快速运动速傅里叶变换（FFT）分析回转轴的几何运动误差,成功分离出精密转台的多自由度的位置相关几何误差以及位置无关几何误差,最后通过与电感测微仪测量的工件圆度误差进行比对,验证转台多自由度运动误差在线测量系统的可行性以及有效性。最后,基于上述内嵌式双光栅的多自由度实时在线测量系统,成功设计一台具有在线自标定几何运动误差功能的精密回转运动台,其径向运动误差为±1.5μm,倾斜运动误差为±2",通过对自标定转台进行静力学分析以及模态分析,自标定转台各项性能指标符合设计需求。
王浩[4]（2021）在《基于对偶四元数的五轴数控机床几何误差辨识及补偿》文中认为五轴数控机床相比较于三轴数控机床添加了两个旋转轴,使其更适用于航空航天、运输船舶以及汽车行业中复杂曲面的加工,并且有着更高的精度要求。五轴数控机床由于结构的复杂性使得影响加工精度的误差源明显增多,其中旋转轴为主要的误差贡献轴。为了识别机床旋转轴的几何误差,本文分别从误差建模、误差检测实验以及误差补偿三个方面对双回转工作台式AC五轴数控机床（DMU85）以及摆头回转工作台式BC五轴数控机床（DMU80T）进行研究,完成对旋转轴几何误差的辨识到补偿的一系列工作。主要研究的内容如下:（1）研究了五轴数控机床的误差建模,不同于现有的几何误差建模方法,本文基于对偶四元数分别建立了AC和BC五轴数控机床的理想运动学模型和实际的误差模型。机床模型的建立采用全局坐标系,只需要机床参考坐标系、工件坐标系、刀具坐标系以及其他轴系在参考坐标系中的Plücker参数。基于对偶四元数原理和运算法则重新定义了五轴机床3个线性轴和3个旋转轴的与位置无关几何误差,每个旋转轴被定义为两项位移误差、一项旋转角度误差和一项轴比误差,每个线性轴被定义为一项旋转角度误差和一项轴比误差。整个机床运动模型的建立中并不涉及齐次矩阵的运算,简化了运算的参数量并提高了运算效率。（2）研究了五轴数控机床旋转轴几何误差的检测方法,基于球杆仪检测装置提出了仅涉及两个旋转轴同步运动的联动测量轨迹,用于检测五轴数控机床两个旋转轴的与位置无关几何误差。所提出的误差检测方法仅需要一次安装,避免了多次安装测量中安装误差和重复度的影响。通过单条双旋转轴同步运动的轨迹对五轴数控机床两个旋转轴的几何误差进行测量,线性轴始终保持静止,排除了线性轴几何误差的影响。针对球杆仪使用过程中运行的不规则球面轨迹,提出了球杆仪采样与机床运动的同步匹配算法,解决了球杆仪运行轨迹过程中两基座间距离不恒定、相对运动速度不同步的问题,并有效的提高误差检测实验的精度。通过伪逆矩阵法对旋转轴的与位置无关几何误差进行解耦。（3）研究了五轴数控机床旋转轴几何误差的补偿,基于所建立的对偶四元数空间变换模型分别对五轴数控机床的旋转轴的方向误差和位置误差进行补偿。两个旋转轴的方向误差是通过绕实际的旋转轴轴线进行补偿,旋转轴的位移误差则通过机床自身的线性轴的移动进行补偿。针对方向误差补偿提出了分别补偿和同时补偿两种补偿策略,并基于MATLAB软件对两种补偿策略进行模拟仿真。将得到的误差补偿量通过NC代码修正补偿,提出圆弧面加工深孔以及球杆仪实验的形式进行误差补偿效果的验证,结果表明所提出的补偿策略的有效性。
贾经纬[5]（2021）在《五轴数控机床球度误差与垂直度误差的辨识及补偿方法研究》文中提出目前数控机床大多采用多轴联动的形式进行零件加工,加工效率进一步得到了提高,广泛应用于航空航天、汽车等领域精密零件的加工。但数控机床多轴联动同时进行加工使得机床误差进行耦合,无疑会对被加工零件的精度产生影响无法满足使用要求。因此,本文旨在提出一种针对多轴数控机床平动轴三轴联动时误差情况进行测量及辨识的快速检测方法,并通过误差补偿工作以期提高多轴数控机床的加工精度。本文分别从机床误差建模、平动轴垂直度误差识别实验、垂直度误差补偿以及机床球度误差四个方面进行研究,主要工作内容如下:多轴数控机床综合误差模型的建立过程中采用了指数积公式理论,与传统的齐次变换矩阵法不同,无需建立局部坐标系,在全局坐标系下建立包含机床平动轴三项垂直度误差在内的整体机床误差模型,简化误差模型建立及运算的过程。提出一种基于球杆仪设备的球面“S”型路径对数控机床平动轴垂直度误差进行测量的快速检测方法。与现有两个平动轴联动在平面中对垂直度误差进行多次测量的检测方法不同,所提出的误差检测方法采用机床三个平动轴联动的形式仅需一次安装,避免多次安装测量中安装误差的影响,使得误差检测数据采集更加准确与全面,仅一次实验便可识别出机床平动轴的三项垂直度误差。结合实验采集数据基于伪逆矩阵方法进行误差解算,采用不同于误差测量的球面螺旋线路径对测量结果进行NC（Numerical Control）补偿验证,误差补偿路径与误差测量路径安装定位方式相同,无需重复安装,由于所提出球杆仪检测与补偿路径均为空间不规则球面轨迹,分别提出了坐标变换法与实验路径均分的方法,解决了球杆仪运行轨迹过程中两基座间距离不恒定、相对运动速度与机床不同步的问题,提高了实验数据的准确性与误差检测实验的精度。补偿实验采用对比实验验证方法,即通过误差补偿前后机床代码分别进行实验,对比两次实验所采集实验数据,验证检测方法的有效性,补偿后的残差比补偿前的残差减少约75%。研究了数控机床球度误差对于机床加工精度的影响,提出了基于最小区域法的评价方法对机床球度误差进行误差解算。由于实验测量路径在球面中进行,故探究机床球度误差对于机床加工精度的影响。本文首先结合球面“S”型路径所采集实验数据基于最小二乘法确定了最小二乘球的球心位置与半径,计算出球度误差为16.014μm。现有评价方法多采用最小二乘法的形式对球度误差解算,但由于最小二乘法仅是对球心位置进行估计使得误差解算结果不准确,故本文以最小二乘球的球心位置为基准采用最小区域法对球心位置进行进一步搜索确定,找到满足要求的更准确球心位置,以新的球心位置为基准进行误差解算,采用最小区域法计算出的球度误差为13.2μm,使得球度误差解算结果进一步提高。
代康[6]（2020）在《五轴龙门数控机床空间误差建模与补偿》文中研究说明发展高端数控机床是《中国制造2025》的重点规划之一,也是提高我国装备制造业水平的重要前提。其中大行程、高精密的五轴龙门数控机床是加工大重型复杂零件的首选加工设备,在航空航天、发电设备、汽车工业等领域发挥着至关重要的作用。但更复杂的机床结构、运动关系和更大的机床行程导致五轴龙门机床的加工精度难以保证。空间误差是描述刀尖点在加工空间内的几何偏量,是数控机床各进给部件的几何误差作用于刀尖点的综合表现,因而非常适合描述数控机床最终加工精度。本文围绕五轴龙门数控机床空间误差建模、误差元素辨识以及误差补偿等问题进行了研究,主要内容如下:（1）建立了基于多体系统的理论以及坐标系齐次变换方法的双摆头结构五轴数控机床的空间误差模型。首先,根据多体理论绘制了机床的拓扑结构和低序体阵列,给出多体系统理论下构建任意体之间运动关系的通用方法。其次,考虑几何误差形式的多样性,采用齐次坐标变换的方式构建了误差运动矩阵。然后,构建了用于定义几何误差元素的坐标系统,按照不同几何误差类型的作用形式,分步计算相邻坐标系的实际运动变换矩阵。最后,将各自轴的误差运动沿运动链传递到刀尖点,建立空间误差模型。该模型引入了机床尺寸参数,使模型内的几何误差分量直接溯源对应轴导轨的几何缺陷,对机床调试具有一定的指导价值。（2）制定了平动轴和旋转轴的几何误差测量方案,并提出辨识方法。首先,在平动轴方面,系统分析了九线法的测量过程和辨识原理,针对测量坐标系、求解模型、测点位置组合等方面进行优化改进。其次,仿真分析验证了改进的辨识模型和优化的测点组合能够显着提升几何误差辨识的稳定性。然后,在旋转轴方面,对B、C两轴分别制定了不同的测量方案,并推导了几何误差的辨识模型。随后,针对刀轴偏移对测量结果的干扰提出了修正办法,使用MATLAB编程工具对修正后的数据进行解耦计算。最后,辨识结果显示B、C轴的径向偏移量显着高于轴向偏移,而除B轴角度定位误差较大外,其他角度误差数值很小。（3）提出了针对平动轴和旋转轴的几何误差补偿策略。首先,在平动轴方面,使用数控系统内置的螺距补偿模块对定位误差进行预补偿。其次,针对直线和圆周进给的两大基本进给方式,分别设计了直线插补和圆弧插补的补偿算法,实验表明两种算法都能一定程度上修正进给路径的偏移。然后,在旋转轴方面,基于旋转轴几何误差敏感度分析确定了误差补偿原则,提出了旋转路径逐点补偿的思路。随后。针对旋转轴的四种典型的路径形式分别进行了误差补偿实验。最后结果表明,无论是旋转轴单独转动,还是三轴、五轴联动,逐点补偿的方式都能显着降低线性几何偏差,验证了补偿方案的有效性。本研究对于创建完整工作域内的空间误差模型、快速测量并辨识平动轴及旋转轴的几何误差以及提升五轴龙门数控机床的加工精度具有一定的理论和实践意义。
潘翼[7]（2020）在《基于单目立体视觉的机床回转轴误差测量方法》文中提出数控机床作为现代工业的基石被广泛应用于各个生产制造领域。高性能装备制造业需求的提升对机械加工品质提出更高要求。多轴数控机床是复杂型面零件的重要加工手段,其加工精度直接影响零件尺寸精度与力学性能。机床受多种误差源影响导致加工精度下降,其中回转轴几何误差是加工不精确的主要原因之一。为提升机床加工精度,回转轴几何误差的测量、辨识及补偿意义重大。为满足误差分离及辨识等要求,常规设备因设备结构制约、测量维度受限或敏感方向约束等不足,存在测量流程繁琐化及模型算法复杂化等问题。结合折反射成像技术的机器视觉技术因经济性、集成性及三维非接触测量的优势,因此在机床回转轴误差检测中极具潜力。因此,本文结合单目立体视觉技术,提出基础回转轴几何误差高精度测量系统与方法。具体研究内容如下:（1）通过分析机床结构获取误差检测需求,提出了单目立体视觉回转轴几何误差测量方法。首先,通过对数控机床进行运动学分析,研究了回转轴几何误差的空间作用机理,并通过对比确立了回转轴几何误差运动学模型。其次,基于反射成像定律建立了单目立体视觉成像模型,描述了单目立体视觉系统中空间点与对应像素点间的映射关系。最后,确立了回转轴几何误差的单目立体视觉总体测量方案,并阐述了硬件系统各部分功能与整体辨识流程。（2）针对视觉测量中成本与测量维度不能兼顾、视场与测量精度存在制约的问题,设计并搭建了机床回转轴几何误差的单目立体视觉测量系统。基于柔性可调的单目立体采集系统,提出了单目立体光路仿真分析方法,分析了系统结构参数间的关系。面向回转轴全域运动位置精确表征需求,基于误差放大思想设计了高匀、高精、高信噪比特征靶标。此外,对于系统参数快速调节需求,通过模拟仿真推导了单目立体精度分析模型,实现了系统关键指标的定量评估与优化选取。（3）为利用像素坐标精确辨识机床回转轴几何误差,研究了基于单目立体视觉的相机标定、目标特征提取、基准转换及误差分离辨识方法。首先,提出了虑及图像尺度与测量景深的单目立体高精度标定方法。其次,研究了目标特征精准提取方法,实现了序列图像高效处理。最后,提出了基于多点定位原理的误差分离辨识算法及视觉至机床坐标系基准转换方法。基于上述技术,开展了测量试验与精度验证试验,结果表明:单目立体视觉测量平均线性误差及转角误差分别为0.71μm/mm、0.26μm/mm、0.56μm/mm及0.013°、0.014°、0.028°;同时系统不确定度达7.84μm,小于平均测量空间误差的1/3,验证了本文方法的有效性及鲁棒性。
王嘉丞[8]（2020）在《基于工业机械臂的加工检测一体化系统研究》文中提出随着航空航天、海洋船舶、能源动力等重大工程领域高端装备发展需求迭代更新,涌现出了一类立体结构更为复杂、性能指标更为苛刻的复杂薄壁曲面零件。由于此类零件具有非可展薄壁曲面立体特征,零件多表面均布形位高度对应的复杂功能结构,常规数字化加工与检测装置难以满足其高精整体制造与高效质量评价需求,因此亟需一种一站式空间定位-精密加工-结果评测的加工检测一体化系统及技术解决方案,以期实现单次装夹下一次成型加工与在机质量评价的零件闭环制造。加工检测一体化系统研制的关键难点在于灵活、准确的空间交互运动提供策略与精确、可靠的特征信息测量手段。鉴于此,本文创造性地提出了一种基于工业机械臂的复杂薄壁曲面零件加工检测一体化系统,具体研究内容如下述:（1）加工检测一体化系统总体设计分析工艺需求的设备匹配性,对多自由度串联工业机械臂、专用工件夹具、激光发生器、视觉传感器进行参数选型及优化再设计。分析过程控制软件研制原则,设计软件架构。整合研究内容,设计完整加工检测流程。（2）协同加工交互单元设计设计复杂薄壁曲面零件多加工面进给策略,开展复杂轨迹下机械臂离线编程控制研究。复刻CAM/CAD工艺规划技术,设计复杂薄壁曲面零件完整加工流程。分析多脉冲激光刻蚀原理,探究激光减材加工可行性。开展激光合束方法研究,设计复合式激光发生器构型。（3）机器视觉测量单元设计研究基于ChArUco棋盘标定板的工业相机内参数标定技术,设计基于单目视觉Pnp测量原理的进给工作台工作空间导引方法。设计倾斜测量构型的视向校正方法,基于视觉测量与手眼构型标定结果,研究基于动态调制映射解算的对刀技术。依托双目立体视觉测量技术测量零件加工结果,设计零件品质测评标准。（4）加工检测过程控制组态软件编制依托MFC框架编制加工检测过程控制组态软件图形界面,设计软件接入层、操作层及监控层抽象架构,定制图像处理分析、机器视觉测量、设备通讯触发、资源互传共享、机械臂离线编程控制、异常参数监测模块。本文提出的基于工业机械臂的加工检测一体化系统可全面满足复杂薄壁曲面零件加工与检测需求,填补了相关技术空白,显着提升了复杂薄壁曲面零件的加工精度与加工效率,具有显着的科研价值与工程实用价值。
李肖[9]（2019）在《数控机床轮廓误差的视觉测量关键技术研究》文中研究表明数控机床为机械制造业的工业母机。作为反映其制造水平的关键指标,机床精度的定期空载检验对于机床增值至关重要。机床精度分为静态精度和动态精度,仅检定机床静态精度不足以反映机床的真实加工状态,还需对动态精度进行测量。对于变曲率复杂零件的高质高效加工,机床执行能力不足极易产生运行轨迹的轮廓误差,成为影响机床动态精度的主要来源。因此,研究相应轮廓误差的测试方法对于提升数控机床精度意义重大。本文针对现有轮廓误差检测设备在测量精度、速度、范围、轨迹形式等方面的局限,旨在探索视觉测量技术在机床轮廓误差检测中的应用潜力,拓展视觉测试速度和范围等性能指标,提出基于视觉的机床轮廓误差测量方法。从视觉测量中景深畸变行为的精确表征、机床运动图像的高质量采集、标识图像的高效处理三方面出发,研究高精度视觉测量方法;研究视觉高时空测量方法,拓展视觉系统的应用范围。最后,构建了4套视觉测试系统,对以上关键技术进行应用和验证。具体研究内容如下:（1）数控机床的多维动态运动轨迹测量对视觉镜头的景深提出了更高的要求。在近景成像参数下,轨迹图像的畸变大,严重影响了轮廓误差的检测精度。为此,开展了景深畸变分区校准与相机标定方法研究。首先,针对畸变局部收敛的问题,建立了基于直线构象的畸变独立求解与校准模型。其次,提出了基于角点控制的线上点链接以及片段拼组方法,并在小靶面大物距和大靶面小物距成像的参数配置下,揭示了景深图像的失真特性。进而,提出了二维物距平面畸变和三维景深畸变的等半径分区方法。与此同时,为了满足实测中镜头（变焦环和对焦环）不可触碰调整的应用需求,构建了不依赖于对焦状态的景深畸变模型。将畸变分区方法和景深畸变模型融合后蕴含在相机标定中,最终实现了景深畸变的精细表征和相机的高精度标定。搭建了景深畸变实验系统,开展了畸变校准与相机标定实验,对比结果表明:分区校准与标定方法的精度较未分区方法提高了 2倍以上。（2）轮廓误差测试现场的光照时变且分布不均匀,难以获取机床运动的连续清晰图像。此外,采集的序列图像中含有大量的特征,准确匹配为多像片间同名特征对应关系的确定带来了挑战。针对以上问题,研究了机床运动图像的高质量采集方法和标识图像的快速准确处理方法。在图像采集方面,分析了物像光能的传递模型,选取了具有不同光学特性的4种圆形标识,揭示了标识在各自适宜照明下的成像规律,并对比了各标识的成像品质。据此,提出了基于光刻标识与匀亮照明的机床运动图像特征强化方法,形成了3套测量工装和5种合作靶标,以适应不同应用场合。其中,配备短时匀亮照明的大尺寸测量工装,抑制了标识的运动模糊,满足了动态宽范围轮廓误差的测量需求。图像采集实验表明:标识成像区域灰度均匀（标准差为0.54像素）、亮度强（232.3）、对比度高（81.27%）、边缘锐利（边缘灰度梯度为55.5）,验证了强化标识成像的高品质,为高精度定位提供了先决条件。在后续图像处理中,首先,提出了基于移位循环的标识图像处理方法。随后,针对其在编码和解码效率方面的不足,提出了基于最多零位起始以及基于找寻标记位的标识高效编码和准确解码方法。左右相机各自采集了 1200张图像,平均单张图像含36个编码标识,对双目图像中的86400多个标识进行解码,三种方法的解码成功率为100%。此外,后两种方法的解码效率明显优于移位循环方法,验证了标识图像处理方法的效率和准确性。（3）针对视觉方法测量速度和测量范围两者难以同步提升的问题,在分析恒定带宽下成像参数间制约关系的基础上,提出了基于误差分配的轮廓误差视觉高时空测量方法。在测量速度方面,提出了基于同步缩减相机分辨率和视场的测试速度提升方法。在宽范围测量方面,针对小视场所致的参考基元在图像中不可见的问题,采用一个标识作为参考基元表征整个运动轨迹,研究了基于先验几何约束的宽范围轮廓测量方法,并将该思想应用于单目远心视觉、双目三维视觉和单目三维视觉测量理论,构建了系列宽范围轮廓推算模型,间接提升了视觉系统的空间分辨率。最后,提出了基于机床正交辅助运动的基准转换方法,获得了机床坐标系下的测量数据,与名义轨迹比较后,完成了轮廓误差的测量。根据本文提出的方法,采样帧频从33 fys提升到了 590 fps,测量范围从85 mm×85 mm 提升到了 231 mm×231 mm。以上述关键技术为基础,搭建了4套数控机床轮廓误差的视觉测试系统,各自对机床运行的小范围等角螺旋线轨迹、宽范围蝴蝶轨迹、宽范围等角螺旋线轨迹和宽范围空间轨迹的轮廓误差展开测量。实验结果表明:视觉检测误差小于待检误差（轮廓误差）的1/3,表明了视觉测量轮廓误差的有效性和精度。研究工作为机床动态精度的提升提供了重要参考。
钟学敏[10]（2019）在《考虑误差耦合的数控机床空间误差建模、辨识及多层误差溯源研究》文中认为数控机床的几何误差是机床系统固有的准静态误差,是决定机床整机精度的重要误差因素之一。可根据各几何误差对终端误差的作用,通过补偿综合空间误差来提升数控机床的精度;另一方面,研究空间误差与制造装配误差的关系,可从设计制造的角度来提升机床的空间精度,且降低成本。目前机床的空间误差模型中未考虑几何误差耦合（如定位误差、直线度误差和角度误差耦合）因素,空间误差补偿效果并不理想。在几何误差测量与辨识时仍存在一些问题需要完善,如针对特殊情况下的几何误差测量与辨识的精度、效率、可行性等还未达到实际需求。核心零部件如移动滑台组件的误差传递机理尚未明确,使得对机床的空间误差溯源分析时难以考虑具体的装配几何误差等。本文以数控机床的空间精度为核心,对数控机床的空间误差建模、误差测量与辨识和溯源等方面的关键问题开展研究,对于实现机床合理的设计、制造和补偿,提升数控机床的精度,具有重要的理论意义和应用价值。主要研究内容如下:（1）数控机床空间误差的建模理论与方法。首先分析了旋量理论在建立数控机床的空间误差模型中的应用,并比较分析采用传统的齐次坐标变换理论进行建模的不足之处。在空间误差补偿时,使用传统的未考虑几何误差耦合的空间误差模型容易引入不必要的误差,影响空间误差补偿效果。针对这一问题,本文在旋量理论基础上提出了一种考虑几何误差耦合的空间误差模型的建模方法,并引入了角度误差转动中心的参数。在三轴数控机床上进行实验并验证了此空间误差模型的有效性,相比传统方法能更好地预测空间误差,进一步提升了空间误差补偿精度达57%。另外,对一种包含旋转轴的多轴大型数控测量机床,本文基于旋量理论建立了在全局坐标系下的空间误差模型。（2）数控机床几何误差的测量与辨识方法。对大型多轴机床上难以辨识的单个移动轴和转动轴的六项位置相关几何误差,分别提出了基于激光跟踪仪的移动轴和转动轴的几何误差测量模式及相应的误差辨识方法,提高测量效率并保证较低的结果不确定度。此外,精密数控机床两个移动轴之间的垂直度误差存在几何误差耦合而导致测量结果不准确,针对此问题,在激光干涉仪测量的基础上,提出了考虑几何误差耦合的垂直度误差测量与辨识的新方法。实验通过采用传统的球杆仪、直角规与千分表、激光对角线法等测量垂直度误差,与提出的考虑几何误差耦合的测量与辨识方法的结果比较,验证了采用所提出的辨识方法可得到较为准确的垂直度误差,并且使得综合误差模型具有更好的预测精度。（3）数控机床空间误差的多层误差溯源分析理论与方法。为从设计制造角度合理地控制机床的空间精度大小,需要研究空间误差溯源中各层误差传递关系,移动轴的装配几何误差传递关系是制约误差溯源与分析的关键问题。本文分析了移动轴的装配结构和几何误差,并基于旋量理论和受力变形分析,提出一种考虑装配几何误差的误差传递模型,建立了基座、滑块导轨与滑台的各误差的定量关系。通过在精密机床的移动轴上的实验,验证了所提出的误差传递模型的可行性。基于数控机床空间误差模型和移动轴的误差传递模型,提出了基于贡献比值的对空间误差进行多层误差溯源的分析方法,并给出了误差溯源分析结果在工作空间的分布。为分析各层几何误差的调整变化对空间误差变化的动态影响,提出了基于偏微分和数值模拟的多层误差灵敏度分析方法。在此基础上提出了装配几何误差的分配方法和算法流程,通过模拟仿真验证了在保证精度条件下,此方法能合理分配各装配几何误差值并降低成本,可较好地用于指导机床几何误差设计制造和装配流程。（4）结合所提出的空间误差建模和几何误差辨识方法,分别以三轴数控机床和大型多轴数控机床为例,进行了几何误差测量辨识和空间误差补偿的实验应用。对两种型号μ2000/800H和HMC63的三轴数控机床应用了所提出的考虑几何误差耦合的空间误差模型,并对空间误差进行补偿,结果表明除小误差外空间精度提升了20%76%;并对大型多轴数控机床进行空间误差补偿,采用所提出的各几何误差测量与辨识方法及空间误差补偿的反解算法,补偿后空间轨迹精度提升了54%87%,较好地完成了几何误差辨识并补偿提高了机床的空间精度,验证了所提出的相应模型和方法的可行性与有效性。
二、机床和半导体制造设备的精密测量技术(Ⅰ)——利用机动球杆的三维空间误差评价技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、机床和半导体制造设备的精密测量技术(Ⅰ)——利用机动球杆的三维空间误差评价技术（论文提纲范文）
（1）五轴点胶机误差测评及高速运动算法优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 课题来源 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 电机转动惯量辨识研究现状 |
| 1.3.2 五轴机床几何误差测量研究现状 |
| 1.3.3 高速加工算法研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 2 五轴点胶机动态误差分析与辨识 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 三相永磁同步电机的数学模型 |
| 2.2.1 三相PMSM的基本数学模型 |
| 2.2.2 三相PMSM的坐标变换 |
| 2.3 永磁同步电机矢量控制仿真 |
| 2.3.1 永磁同步电机矢量控制原理 |
| 2.3.2 基于PI调节器的三相PMSM矢量控制仿真建模 |
| 2.4 永磁同步电机转动惯量辨识 |
| 2.4.1 模型参考自适应方法原理 |
| 2.4.2 模型参考自适应辨识算法设计 |
| 2.4.3 转动惯量辨识建模与仿真分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 五轴点胶机几何误差分析与运动学建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 五轴点胶机几何误差定义 |
| 3.2.1 静态几何误差 |
| 3.2.2 动态几何误差 |
| 3.3 五轴点胶机几何误差建模 |
| 3.3.1 五轴点胶机理想运动学模型 |
| 3.3.2 五轴点胶机实际运动学模型 |
| 3.3.3 五轴点胶机空间误差模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于球杆仪的五轴点胶机几何误差辨识的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 球杆仪测量原理介绍 |
| 4.2.1 误差对应的轨迹模式推导 |
| 4.2.2 运动误差轨迹的测量 |
| 4.3 五轴点胶机几何误差辨识实验 |
| 4.3.1 三维空间测量步骤 |
| 4.3.2 测量结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 S形曲线升降速算法优化设计及运动控制器性能测试 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 T形、S形曲线升降速控制算法的设计计算 |
| 5.2.1 T形曲线升降速的设计计算 |
| 5.2.2 S形曲线升降速控制算法的设计计算 |
| 5.3 S形升降速插补时间计算及控制器效率校核 |
| 5.3.1 S形升降速插补时间计算 |
| 5.3.2 i5 运动控制器效率校核 |
| 5.4 不同升降速模式对运动控制精度的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（2）被动式激光跟踪测量系统的误差建模与补偿（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 激光跟踪仪测量原理 |
| 1.3 激光跟踪仪的应用 |
| 1.4 激光跟踪仪系统误差补偿方法研究现状 |
| 1.4.1 国外研究现状 |
| 1.4.2 国内研究现状 |
| 1.5 被动式激光跟踪测量方法研究现状 |
| 1.6 课题研究内容与章节安排 |
| 2 被动式激光跟踪测量系统概述 |
| 2.1 测量系统的测量原理 |
| 2.2 测量系统的子部件 |
| 2.2.1 二维转台 |
| 2.2.2 伸缩机构 |
| 2.2.3 测量光路 |
| 2.3 测量系统的总体结构 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 被动式激光跟踪测量系统的误差建模 |
| 3.1 测量系统的几何误差模型 |
| 3.1.1 系统几何误差分析 |
| 3.1.2 建模理论基础 |
| 3.1.3 基于齐次坐标变换方法的几何误差建模 |
| 3.2 测量系统的非几何误差模型 |
| 3.2.1 系统非几何误差分析 |
| 3.2.2 基于BP神经网络方法的非几何误差建模 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 系统几何误差测量 |
| 4.1 伸缩机构的直线度误差测量 |
| 4.1.1 直线度误差测量原理 |
| 4.1.2 位置传感器的灵敏度标定 |
| 4.1.3 伸缩机构直线度误差的调整与测量实验 |
| 4.2 二维转台的轴系误差测量 |
| 4.2.1 二维转台轴系误差测量原理 |
| 4.2.2 二维转台轴系误差的测量实验及结果 |
| 4.3 伸缩机构与二维转台轴系误差测量 |
| 4.3.1 伸缩机构与二维转台轴系误差的测量原理 |
| 4.3.2 伸缩机构与二维转台轴系误差的测量实验及结果 |
| 4.4 伸缩机构的初始长度测量 |
| 4.4.1 伸缩机构初始长度的测量原理 |
| 4.4.2 伸缩机构初始长度的测量实验及结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 误差模型补偿效果验证实验 |
| 5.1 比对仪器的标定 |
| 5.1.1 精密二维运动平台定位误差的标定实验 |
| 5.1.2 轴的直线度误差的测量实验 |
| 5.1.3 水平轴和竖直轴垂直度误差的测量实验 |
| 5.1.4 水平轴俯仰角误差的测量实验 |
| 5.1.5 精密二维运动平台的标定结果验证 |
| 5.2 测量系统的重复性实验 |
| 5.3 几何误差模型补偿效果的验证实验 |
| 5.4 非几何误差模型补偿效果的验证实验 |
| 5.4.1 数据采样及模型训练 |
| 5.4.2 BP神经网络模型验证实验 |
| 5.5 本章小节 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）精密转台多自由度运动误差测量系统研究应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 精密转台回转轴运动误差测量的研究现状 |
| 1.2.1 回转轴几何运动误差的直接测量方法 |
| 1.2.2 回转轴几何运动误差的间接测量方法 |
| 1.2.3 回转轴几何运动误差多自由度测量系统 |
| 1.3 课题研究内容与章节安排 |
| 2 精密转台多自由度运动误差的准静态离线测量系统 |
| 2.1 光电传感器的测量原理 |
| 2.1.1 4-DOF感测器 |
| 2.1.2 微型自准直仪 |
| 2.2 激光多自由度运动误差的测量原理 |
| 2.2.1 二维径向和倾斜运动误差 |
| 2.2.2 回转角度定位误差 |
| 2.3 激光测量系统误差的分离 |
| 2.3.1 齐次坐标变换矩阵的误差传递模型 |
| 2.3.2 回转轴位置无关与位置相关几何误差的分离 |
| 2.4 激光多自由度测量系统设计 |
| 2.4.1 测量系统的硬件系统设计 |
| 2.4.2 数据采集程序 |
| 2.4.3 最小二乘圆拟合程序 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 精密转台多自由度运动误差的动态在线测量系统 |
| 3.1 圆光栅工作原理 |
| 3.1.1 测量原理 |
| 3.1.2 辨向原理 |
| 3.1.3 细分技术 |
| 3.2 在线自标定原理 |
| 3.3 在线自标定系统误差的分离 |
| 3.3.1 快速傅里叶变换的系统误差分离 |
| 3.3.2 自标定系统误差分析 |
| 3.4 内嵌式双光栅自标定系统设计 |
| 3.4.1 测量系统的硬件系统设计 |
| 3.4.2 数据采集程序 |
| 3.4.3 快速傅里叶变换频谱分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 精密转台几何运动误差的测量以及验证 |
| 4.1 离线测量系统的运动误差的测量及验证 |
| 4.1.1 多面体棱镜的制造误差标定 |
| 4.1.2 4-DOF感测器以及微型自准直仪的标定 |
| 4.1.3 多自由度运误差的测量及验证 |
| 4.2 在线测量系统的运动误差的测量及验证 |
| 4.2.1 精密转台的几何运动误差在线测量 |
| 4.2.2 转台空载状态下工件圆度误差的验证 |
| 4.2.3 转台负载状态下工件圆度误差的验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 自标定几何运动误差的精密转台 |
| 5.1 自标定转台的机械结构设计 |
| 5.1.1 自标定转台的静力学仿真分析 |
| 5.1.2 自标定转台的结构模态仿真分析 |
| 5.2 自标定转台的几何运动误差 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文与专利情况 |
| 致谢 |
（4）基于对偶四元数的五轴数控机床几何误差辨识及补偿（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 背景介绍 |
| 1.3 机床误差来源及分类 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 误差建模 |
| 1.4.2 误差测量 |
| 1.4.3 误差补偿 |
| 1.5 课题研究目的及意义 |
| 1.6 本文研究的主要内容和论文框架 |
| 第二章 基于对偶四元数的五轴机床误差建模 |
| 2.1 对偶四元数基础理论 |
| 2.1.1 四元数 |
| 2.1.2 对偶数 |
| 2.1.3 对偶四元数 |
| 2.2 五轴数控机床几何误差分析 |
| 2.2.1 与位置有关几何误差 |
| 2.2.2 与位置无关几何误差 |
| 2.3 对偶四元数定义几何误差 |
| 2.3.1 旋转轴与位置无关几何误差 |
| 2.3.2 线性轴与位置无关几何误差 |
| 2.4 五轴数控机床结构分析 |
| 2.5 AC五轴数控机床误差建模 |
| 2.5.1 机床运动链分析 |
| 2.5.2 机床理想运动学模型建立 |
| 2.5.3 包含旋转轴与位置无关几何误差的机床误差建模 |
| 2.6 BC五轴数控机床误差建模 |
| 2.6.1 机床运动链分析 |
| 2.6.2 机床理想运动学模型建立 |
| 2.6.3 包含旋转轴与位置无关几何误差的机床误差建模 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 五轴数控机床旋转轴几何误差测量 |
| 3.1 检测设备与原理分析 |
| 3.1.1 球杆仪检测原理 |
| 3.1.2 球杆仪与机床运动同步匹配算法 |
| 3.2 球杆仪安装误差分析 |
| 3.3 AC五轴数控机床旋转轴几何误差测量 |
| 3.3.1 实验轨迹规划 |
| 3.3.2 球杆仪采样与机床运动同步规划 |
| 3.3.3 实验验证与误差解耦 |
| 3.4 BC五轴数控机床旋转轴几何误差测量 |
| 3.4.1 实验轨迹选取 |
| 3.4.2 球杆仪采样与机床运动同步规划 |
| 3.4.3 实验验证与误差解耦 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于对偶四元数的五轴数控机床几何误差补偿策略 |
| 4.1 机床旋转轴几何误差补偿策略 |
| 4.1.1 旋转轴方向误差补偿 |
| 4.1.2 方向误差补偿仿真模拟 |
| 4.1.3 旋转轴位置误差补偿 |
| 4.2 补偿验证 |
| 4.2.1 球杆仪实验补偿验证 |
| 4.2.2 加工实验补偿验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 本文创新点 |
| 5.3 本文的不足与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）五轴数控机床球度误差与垂直度误差的辨识及补偿方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 误差建模方法 |
| 1.2.2 误差测量方法 |
| 1.2.3 误差补偿方法 |
| 1.3 课题主要研究内容 |
| 第二章 多轴数控机床误差与几何误差建模 |
| 2.1 多轴数控机床几何误差分析 |
| 2.1.1 与位置相关几何误差误差定义 |
| 2.1.2 与位置无关几何误差误差表示方法 |
| 2.2 数控机床球度误差 |
| 2.2.1 球度误差介绍 |
| 2.2.2 球度误差计算方法 |
| 2.3 基于指数积公式的误差建模 |
| 2.3.1 指数积公式的建模方法 |
| 2.3.2 实验目标机床 |
| 2.4 机床实际误差模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 垂直度误差辨识 |
| 3.1 垂直度误差辨识实验 |
| 3.1.1 实验原理及实验设备 |
| 3.1.2 球面“S”型实验测量路径 |
| 3.2 基于坐标变换法的实验路径规划 |
| 3.2.1 实验路径均分 |
| 3.2.2 机床运动与球杆仪数据采集同步 |
| 3.3 基于伪逆方法的误差解算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 垂直度误差的补偿验证 |
| 4.1 采用球面螺旋线的实验补偿路径 |
| 4.1.1 球坐标系的建立 |
| 4.1.2 球面螺旋线路径与路径均分 |
| 4.2 实验误差补偿流程 |
| 4.3 误差补偿结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 五轴数控机床球度误差 |
| 5.1 球度误差定义 |
| 5.2 球度误差的计算 |
| 5.2.1 采用最小二乘法解算球度误差 |
| 5.2.2 采用最小区域法计算球度误差 |
| 5.3 不确定度计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要研究内容 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文及参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）五轴龙门数控机床空间误差建模与补偿（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 五轴数控机床空间误差建模研究现状 |
| 1.2.1 数控机床误差分类及误差源分析 |
| 1.2.2 空间误差的建模理论 |
| 1.3 几何误差测量和辨识技术研究现状 |
| 1.3.1 误差测量系统 |
| 1.3.2 平动轴几何误差测量 |
| 1.3.3 旋转轴几何误差测量 |
| 1.4 误差补偿策略研究现状 |
| 1.5 任务来源及主要研究内容 |
| 第2章 基于多体系统的五轴龙门数控机床空间误差建模 |
| 2.1 五轴龙门数控机床实验平台 |
| 2.2 双摆头五轴龙门数控机床的多体系统描述 |
| 2.2.1 机床拓扑结构及低序体阵列 |
| 2.2.2 运动体的齐次坐标变换矩阵 |
| 2.3 双摆头五轴龙门数控机床的空间误差综合建模 |
| 2.3.1 参考坐标系的设置 |
| 2.3.2 双摆头五轴龙门数控机床的空间误差模型 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 五轴龙门数控机床几何误差的测量与辨识 |
| 3.1 基于改进九线法的平动轴几何误差测量 |
| 3.1.1 传统九线法的原理与不足 |
| 3.1.2 九线辨识模型的改进 |
| 3.1.3 测量点位的最优选取 |
| 3.1.4 稳定性仿真验证 |
| 3.2 旋转轴的几何误差测量 |
| 3.2.1 测量方案和解耦模型 |
| 3.2.2 误差测量实验 |
| 3.2.3 测量数据的修正 |
| 3.2.4 误差元素辨识 |
| 3.3 小结 |
| 第4章 五轴龙门数控机床空间误差补偿 |
| 4.1 平动轴误差补偿 |
| 4.1.1 螺距误差补偿模块的应用 |
| 4.1.2 直线插补补偿及实验验证 |
| 4.1.3 圆弧插补补偿及实验验证 |
| 4.2 旋转轴误差补偿 |
| 4.2.1 旋转轴几何误差敏感度定性分析 |
| 4.2.2 旋转轴线性误差补偿方案 |
| 4.2.3 几种典型路径的补偿实验方案 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文和参与的课题 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（7）基于单目立体视觉的机床回转轴误差测量方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文研究背景与意义 |
| 1.2 机床回转轴几何误差检测国内外研究现状 |
| 1.2.1 接触式测量方法的研究现状 |
| 1.2.2 非接触式测量方法的研究现状 |
| 1.2.3 研究现状总结 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 基于单目立体视觉的机床回转轴误差测量原理及方案 |
| 2.1 双转台五轴机床结构分析 |
| 2.2 回转轴几何误差模型建立 |
| 2.2.1 PDGEs误差分量模型 |
| 2.2.2 PDGEs轴线偏移模型 |
| 2.3 单目立体视觉系统测量原理 |
| 2.4 回转轴几何误差的单目立体视觉测量方案 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 机床回转轴误差测量的单目立体视觉系统设计与精度分析 |
| 3.1 单目立体采集系统设计与分析 |
| 3.2 特征靶标设计 |
| 3.3 单目立体视觉系统精度分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 机床回转轴误差的单目立体视觉标定、提取与误差分离方法 |
| 4.1 单目立体视觉的相机标定 |
| 4.2 目标特征精准提取 |
| 4.3 回转轴几何误差分离与辨识 |
| 4.3.1 误差分离辨识算法 |
| 4.3.2 视觉至机床坐标系的基准转换方法 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 测量实验与精度评价 |
| 5.1 试验系统与系统参数 |
| 5.2 回转轴几何误差测量试验 |
| 5.3 单目立体视觉系统精度验证试验 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（8）基于工业机械臂的加工检测一体化系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 加工制造工业机械臂研究现状 |
| 1.2.2 联合机器视觉的工业机械臂应用研究现状 |
| 1.2.3 加工检测一体化应用研究现状 |
| 1.3 本文研究内容及整体结构 |
| 2 加工检测一体化系统总体设计 |
| 2.1 加工检测一体化系统设计原则及研制思路 |
| 2.2 进给工作台方案设计 |
| 2.2.1 前言 |
| 2.2.2 多自由度串联工业机械臂 |
| 2.2.3 专用工件夹具 |
| 2.3 特种刀具方案设计 |
| 2.3.1 前言 |
| 2.3.2 刻蚀激光发生器 |
| 2.3.3 指示激光发生器及合束镜 |
| 2.4 视觉测量传感器设计 |
| 2.4.1 前言 |
| 2.4.2 工业相机 |
| 2.5 软件方案设计 |
| 2.5.1 前言 |
| 2.5.2 加工检测过程控制组态软件设计原则 |
| 2.5.3 加工检测过程控制组态软件架构规划及界面设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 加工检测一体化系统协同加工交互单元 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 工艺分析及单元构型设计 |
| 3.2.1 复杂薄壁曲面零件加工工艺分析 |
| 3.2.2 协同加工交互单元构型设计 |
| 3.3 进给工作台设计 |
| 3.3.1 多自由度串联工业机械臂 |
| 3.3.2 复杂轨迹离线编程运动控制方案 |
| 3.3.3 工业机械臂轨迹规划 |
| 3.3.4 专用工件夹具设计 |
| 3.4 复合式激光发生器设计 |
| 3.4.1 半导体激光发生器 |
| 3.4.2 多脉冲激光刻蚀技术 |
| 3.4.3 半导体偏振激光合束 |
| 3.4.4 激光发生器复合构型设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 加工检测一体化系统机器视觉测量单元 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 机器视觉测量单元 |
| 4.2.1 加工检测一体化测量作业需求 |
| 4.2.2 机器视觉测量单元构型设计 |
| 4.3 全局导引单目相机 |
| 4.3.1 基准坐标系 |
| 4.3.2 基于ChArUco棋盘格的相机内参数标定 |
| 4.3.3 基于ArUco标志码地图的全局导引 |
| 4.4 局部定位单目相机 |
| 4.4.1 倾斜手眼测量构型的视向校正 |
| 4.4.2 激光光斑识别提取 |
| 4.4.3 夹具边缘识别提取 |
| 4.4.4 EYE-IN-HAND手眼相对位姿标定 |
| 4.4.5 基于动态调制映射解算的对刀技术 |
| 4.5 双目体式显微镜 |
| 4.5.1 双目显微视觉标定 |
| 4.5.2 基于Shi-tomasi算法的角点提取 |
| 4.5.3 基于BM匹配算法的双目视觉测量 |
| 4.5.4 复杂薄壁曲面零件质量测评标准 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 面向加工检测过程控制的组态软件设计 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 软件开发工具简介 |
| 5.3 基于MFC的加工检测过程控制组态软件开发 |
| 5.3.1 软件界面搭建 |
| 5.3.2 软件架构规划 |
| 5.3.3 软件功能模块设计 |
| 5.4 综合实验验证 |
| 5.4.1 实验加工对象 |
| 5.4.2 实验过程及结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（9）数控机床轮廓误差的视觉测量关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 球杆仪及应用现状 |
| 1.2.2 R-test及应用现状 |
| 1.2.3 平面光栅及应用现状 |
| 1.2.4 激光跟踪仪及应用现状 |
| 1.2.5 视觉测量技术现状 |
| 1.2.6 现状总结 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 2 景深畸变分区校准与相机标定方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于直线构象的图像畸变求解与校准方法 |
| 2.2.1 相机成像模型与标定方法 |
| 2.2.2 畸变求解以及校准原理 |
| 2.3 景深图像失真行为的探究实验 |
| 2.3.1 小靶面大物距下的景深图像畸变特性研究 |
| 2.3.2 大靶面小物距下的景深图像畸变特性研究 |
| 2.4 虑及景深维度的相机成像畸变分区校准方法 |
| 2.4.1 未分区下的景深畸变模型 |
| 2.4.2 景深畸变分区与相机标定方法 |
| 2.5 畸变分区校准与相机标定的精度验证实验 |
| 2.5.1 平面畸变分区精度的验证实验 |
| 2.5.2 景深畸变校准模型与相机标定精度的验证实验 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 机床运动图像的高质量采集和高效处理方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数控机床运动位置的高精度表征 |
| 3.2.1 物像光能传递的物理模型 |
| 3.2.2 几种典型强化标识的成像质量分析 |
| 3.2.3 机床运动图像的高质量采集方法 |
| 3.2.4 标识成像品质的验证实验 |
| 3.3 标识高效编码和解码方法 |
| 3.3.1 基于移位循环的标识编码与解码方法 |
| 3.3.2 基于最多零位起始的标识编码与解码方法 |
| 3.3.3 基于找寻标记位的标识编码与解码方法 |
| 3.3.4 编码标识的高精度定位技术 |
| 3.4 三种编码方法的解码与定位实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 数控机床轮廓误差动态宽范围的视觉测量方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 窄范围轮廓误差的视觉测量方法 |
| 4.2.1 基于正交辅助运动的基准转换方法 |
| 4.2.2 轮廓误差求解 |
| 4.3 基于误差分配的视觉高时空测量方法 |
| 4.3.1 高时空测量原理 |
| 4.3.2 测量速度的性能测试 |
| 4.4 基于单目远心视觉的动态宽范围轮廓误差二维测量方法 |
| 4.5 基于双目视觉的动态宽范围轮廓误差三维测量方法 |
| 4.6 基于单目视觉的动态宽范围轮廓误差三维测量方法 |
| 4.6.1 几种PnP方法的精度对比 |
| 4.6.2 动态宽范围轮廓误差的单目三维测量方法 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 基于视觉的轮廓误差测试系统和测量实验 |
| 5.1 视觉测试系统与实验轨迹 |
| 5.1.1 五轴数控机床与精度验证设备 |
| 5.1.2 测试轨迹 |
| 5.2 窄范围轮廓误差双目视觉测量实验 |
| 5.2.1 测试系统与实验参数 |
| 5.2.2 测量结果与精度验证 |
| 5.3 基于单目远心视觉的动态宽范围轮廓误差测试系统和实验 |
| 5.3.1 测试系统与实验参数 |
| 5.3.2 测量结果与精度验证 |
| 5.3.3 大范围蝴蝶曲线轮廓误差的补偿实验 |
| 5.4 基于双目视觉的动态宽范围轮廓误差测试系统和实验 |
| 5.4.1 测试系统与实验参数 |
| 5.4.2 测量结果与精度验证 |
| 5.5 基于单目视觉的动态宽范围轮廓误差测试系统和实验 |
| 5.5.1 测试系统与实验轨迹 |
| 5.5.2 测量结果与精度验证 |
| 5.6 视觉测试系统的对比 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
（10）考虑误差耦合的数控机床空间误差建模、辨识及多层误差溯源研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及目的和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 数控机床空间误差建模理论与方法 |
| 1.3.2 数控机床几何误差测量与辨识 |
| 1.3.3 数控机床空间误差溯源分析 |
| 1.4 本文主要研究内容及架构 |
| 2 基于旋量理论的数控机床空间误差建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 旋量理论运动学理论及应用 |
| 2.2.1 旋量理论在误差建模中的应用 |
| 2.2.2 传统齐次坐标变换建模方法的比较 |
| 2.3 三轴数控机床的旋量理论空间误差模型 |
| 2.3.1 运动链与误差分析 |
| 2.3.2 未考虑几何误差耦合的空间误差模型 |
| 2.3.3 考虑几何误差耦合的空间误差模型 |
| 2.3.4 空间误差模型的实验验证 |
| 2.4 多轴数控机床的旋量理论空间误差模型 |
| 2.4.1 运动链与几何误差分析 |
| 2.4.2 全局坐标系下的空间误差模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 考虑难辨识及耦合误差的机床几何误差辨识方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单轴位置相关几何误差测量与辨识 |
| 3.2.1 移动轴几何误差辨识方法 |
| 3.2.2 转动轴几何误差辨识方法 |
| 3.3 轴间垂直度误差测量与辨识 |
| 3.3.1 考虑两轴几何误差耦合的垂直度误差辨识方法 |
| 3.3.2垂直度误差辨识实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 数控机床空间误差的多层误差溯源 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 移动轴装配几何误差传递关系建模 |
| 4.2.1 移动轴装配结构与几何误差分析 |
| 4.2.2 移动轴误差传递关系建模研究 |
| 4.3 精密机床移动轴误差传递实验验证 |
| 4.4 空间误差的多层误差溯源分析 |
| 4.4.1 空间误差的多层误差溯源与误差分布 |
| 4.4.2 多层误差参数的灵敏度分析 |
| 4.4.3 空间误差的装配几何误差分配 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 数控机床空间误差补偿应用案例验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三轴数控机床空间误差补偿 |
| 5.2.1 μ2000/800H型精密数控机床的空间误差补偿 |
| 5.2.2 HMC63 型精密数控机床的空间误差补偿 |
| 5.3 大型多轴数控机床空间误差补偿 |
| 5.3.1 空间误差补偿的反解算法 |
| 5.3.2 几何误差测量与辨识 |
| 5.3.3 空间误差测量与补偿 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 :攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 附录2 :攻读博士学位期间申报的发明专利 |
| 附录3 :HMC63 卧加体对角线的第三方检测报告结果 |
四、机床和半导体制造设备的精密测量技术(Ⅰ)——利用机动球杆的三维空间误差评价技术（论文参考文献）
- [1]五轴点胶机误差测评及高速运动算法优化设计[D]. 刘立军. 四川大学, 2021(02)
- [2]被动式激光跟踪测量系统的误差建模与补偿[D]. 耿万佳. 大连理工大学, 2021
- [3]精密转台多自由度运动误差测量系统研究应用[D]. 刘力. 大连理工大学, 2021
- [4]基于对偶四元数的五轴数控机床几何误差辨识及补偿[D]. 王浩. 天津工业大学, 2021(01)
- [5]五轴数控机床球度误差与垂直度误差的辨识及补偿方法研究[D]. 贾经纬. 天津工业大学, 2021(01)
- [6]五轴龙门数控机床空间误差建模与补偿[D]. 代康. 山东大学, 2020(02)
- [7]基于单目立体视觉的机床回转轴误差测量方法[D]. 潘翼. 大连理工大学, 2020(02)
- [8]基于工业机械臂的加工检测一体化系统研究[D]. 王嘉丞. 大连理工大学, 2020(02)
- [9]数控机床轮廓误差的视觉测量关键技术研究[D]. 李肖. 大连理工大学, 2019(08)
- [10]考虑误差耦合的数控机床空间误差建模、辨识及多层误差溯源研究[D]. 钟学敏. 华中科技大学, 2019(08)