摘要：在建立全系统"白化"误差模型的基础上,依据动态误差分解与溯源的结果,提出了动态系统均匀设计的理论和基本方法。首先根据动态系统总精度损失规律,采用神经网络误差分解方法,得到各组成单元的精度损失函数。通过对各单元精度损失的不均匀性和不合理性分析,按照等寿命设计原则,对系统薄弱环节的精度损失函数进行了均匀设计建模,指出了提高系统寿命的途径和方法。仿真实例证明,该理论与方法是正确的、有效的。

摘要：根据纳米三坐标测量机结构、误差分布特征和精度要求,选用微型三光束平面激光干涉仪分离测量机误差。设计了误差分离装置,实现了干涉仪平移、偏摆、俯仰和垂直高度的调整以及反射镜垂直角度的精密调整。从原理上分析了45°反射镜光路转折对干涉仪测量结果的影响,实验结果证实了该装置可以实现标准量示值误差、导轨直线度线值误差和俯仰、偏摆、滚转误差的一次性分离,减小传统仪器分离方法由于发热、振动和非实时测量带来的附加误差,误差修正精度可以提高5倍。

摘要：根据微纳米三坐标测量机对测头各项指标的要求,提出了4种测头弹性结构的设计方案。通过力学分析建立测头弹性结构三维刚度模型,应用有限元分析软件ANSYS分别对4种弹性结构的刚度进行仿真计算;然后,分析讨论了4种弹性结构的性能特点。综合考虑测量刚度、灵敏性及结构紧凑稳定等多种因素,选择十字型结构作为微纳米测量机测头的弹性结构,并对其进行了结构参数的优化和测头刚度各向同性设计。搭建了高精度三维微位移测试平台,对测头的测量范围、线性、位移误差进行了实验验证。仿真分析和实验结果表明,测头的弹性结构满足测量范围40μm×40μm×20μm、测量刚度小于0.5mN/μm及刚度各向同性的要求,整体测量误差小于100nm。

摘要：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。

摘要：设计了一种高精度的接触扫描式测头，提出了4种测头弹性结构的设计方案。根据测头的测量范围、测量灵敏性、测量稳定性、各向同性的要求，选择了最优的设计结构。对选择的结构进行了参数设计、力学分析和有限元分析，分析结果表明设计的测头测量范围达到40μm×40μm×20μm，测量刚度小于0．5mN／μm，各向同性也符合设计要求。

摘要：对微纳米测量机新型工作台进行了结构及静、动态性能分析。比较了不同结构的X、Y工作台的静态变形和刚度;对三维工作台进行了模态和谐响应分析,得到振动频率和振动位移。分析表明:合理的结构设计能够减小工作台的变形量,增加工作台的稳定性;工作台受驱动不会产生共振,动态性能满足要求。

摘要：利用现代精度设计理念设计纳米三坐标测量机的结构,选用高精度的零部件进行组装,解决了传统阿贝误差问题,通过研究现代精度保障理论和技术,进行纳米级水平的误差源全面分析,推导各个不确定度分量的计算公式,根据给定的精度指标设计合理的精度,提出所需检定仪器的具体技术指标,精度设计的结果满足了纳米三坐标测量机的测量精度要求.

摘要：抽速是决定低温泵抽气性能的关键参数,高质量的抽速测试结果可有效指导低温泵的工程设计与实验运行。介绍了低温泵抽气性能测试平台的组成和抽速测量的基本原理,分析了压力和充气量的不确定度分量来源,研究了各不确定度分量的估计与合成,确定了低温泵的抽速测量不确定度,给出了抽速测量结果的完整表述,探讨了降低抽速测量不确定度、提高测量结果质量所采取的措施。研究结果对合理配置低温泵抽气性能测试平台、优化实验方案、提高抽速测量结果可靠性有指导意义。

摘要：为了高精度分离与修正纳米测量机工作台直线度运动和角运动误差引起的阿贝误差,介绍了一种利用速度瞬时中心进行分离的方法,推导了工作台在任意时刻的速度瞬时中心坐标计算公式,根据该公式计算出由于直线度引起的工作台上任意测量点的坐标测量误差.从原理上设计了直线度误差分离与修正的实验方案,解决了传统阿贝误差分离与修正方法中以旋转中心为工作台中心点、阿贝臂长度计算不准确的问题.

摘要：提出了一种基于DVD读取头原理的非接触光学聚焦探头，该探头由商用DVD读取头改装而成，已经完成其设计与制作。实验结果表明探头分辨率优于2nm，测量重复性可达20nm，目前已应用于纳米三坐标测量机上。