针对当前制动主缸补偿孔检测效率低、精度低、成本高等技术现状, 提出了一种集光、机、电于一体的高性能精密检测系统, 分析了该系统所涉及的补偿孔几何中心位置检测误差并进行补偿。通过对误差来源的分析, 揭示了制动主缸补偿孔位置检测过程的误差解算方法。基于该解算方法, 利用增量式误差补偿方法构建了误差补偿模型, 并进行补偿孔检测与误差补偿实验。实验结果表明, 系统竖轴误差对补偿孔直径检测数据的影响较小, 而对补偿孔位置检测数据的影响则由补偿孔与基准面的相对位置决定。补偿孔与基准面距离越远, 误差越大。实验数据显示, 在型号为ZDZG-2064的被试件中, 被测补偿孔位置精度分别提高0.05 mm和0.254 mm; 在型号为ZDZG-222的被试件中, 被测补偿孔位置精度分别提高0.044 mm和0.072 mm。该误差模型及补偿方法能够有效提高制动主缸补偿孔的检测精度。

利用平面几何与立体几何基础理论和光的折射基本定律, 理论计算了光学球罩内任意点光源以任意方向经过球罩后输出激光轴向偏差角度。结合光学球罩内光电探测接收系统与激光发射系统的波段不同, 分析了激光发射与目标探测之间的误差, 模拟计算了发射激光与目标探测误差的变化规律。计算结果表明, 当发射激光波段与探测目标辐射波段不一致时, 需要考虑两者之间经过球罩的视轴误差, 在光电系统中进行必要的误差补偿, 实现精准探测与目标跟踪。

为降低TC4钛合金选区激光熔化(SLM)的成型方向(Z向)误差, 考察了SLM过程中粉体熔化导致的Z向误差产生和变化的过程。建立了Z向误差累积和补偿数学模型, 并提出了对应的补偿方法。通过成型实验对模型的有效性进行了验证。实验结果表明, 这些模型能够有效地描述TC4钛合金SLM的Z向误差累积和变化的规律; 依照模型提出的补偿方法能够大幅减小Z向误差。相比于传统的Z向误差分析方法, 新模型更加准确, 为未来金属材料SLM成型的误差控制和最优层厚的快速选择提供了参考依据。

针对运用数字天顶仪进行天文定位时旋转轴与垂直轴之间存在的轴系偏差, 提出了高精度天顶仪倾角补偿方法。从数字天顶仪倾角补偿原理出发, 引入了倾角仪双轴尺度系数、双轴交角等参数对倾角仪的输出值进行修正, 然后提出了一种双轴倾角仪参数的标定方法。分析了旋转角度对于参数标定的影响, 运用实验数据对标定方法进行了论证。结果显示: 旋转角度会直接影响CCD图像传感器安装角度的标定值。另外, 倾角仪参数的引入提高了数字天顶仪的定位精度, 当旋转角度的误差值在2°以内时, 标定参数的误差对定位结果的影响非常小。

针对数字天顶仪在定位过程中存在的的轴系偏差, 研究了如何对光轴与旋转轴、旋转轴与垂直轴之间的角度偏差进行补偿的方法。为了高精度地解算出测站点位置垂直轴的天文坐标, 采用对称位置的两幅星图直接解算旋转轴的坐标, 从而避免了光轴与旋转轴之间的补偿。采用双轴倾角仪测量倾角, 并对旋转轴进行倾角补偿得出垂直轴的位置坐标。考虑进行轴系补偿时, 转台误差会对旋转轴坐标和倾角补偿造成影响, 分别研究了转台误差对于旋转轴以及倾角补偿的影响, 并得出了转台误差的范围。实验结果表明: 当测站点纬度的绝对值小于或等于88.3°时, 转台误差必须小于或等于35″; 当测站点纬度的绝对值大于88.3°时, 转台误差值要小于|1 166.8cos δ|″。在对称位置解算测站点位置坐标时, 必须提高转台的精度, 以减小转台误差对于定位精度的影响。

为了提高三轴光电跟踪系统的指向精度, 针对三轴光电跟踪系统的光机结构提出了一种具有明确物理意义的指向误差修正模型。首先, 根据四元数的旋转变化方法详细分析了各轴系误差对空间目标指向误差的映射关系表达式, 然后, 通过这些关系式建立三轴光电跟踪系统的指向误差修正模型。实验结果表明, 该方法可以将有效的修正系统指向误差, 且外符合修正精度高于球谐函数指向误差修正模型, 同时该方法在装配调试阶段对预估指向精度具有一定的参考指导作用。

光学窗口是光电设备中必不可少的光学元件,对处于大视场成像或全方位扫描工作模式的光电系统,常采用曲面形式的同心球罩作为光学窗口。球罩加工过程中的球心偏差和装配过程中与光电系统入瞳中心的偏差都会对光电系统的视轴角度带来误差。推导了球罩加工、装调误差对光电系统视轴影响的数学表达式,分析了各误差对光电系统视轴的影响,得到了球罩的各误差环节对光电系统视轴影响的规律,对球罩的设计和在光电系统中的使用具有重要的意义。