一种新型三维表面形貌测量仪的研制及应用

介绍了一种新型的基于直线相位光栅干涉三维表面形貌测量仪,该测量仪具有高分辨率、大量程、低成本的特点.该三维表面形貌测量仪由基于直线相位衍射光栅干涉原理的微位移传感器、X-Y二维工作台、立柱、光电探测器以及信号处理电路、计算机及数据处理软件组成.该轮廓仪工作台的工作范围为50 mm×50 mm,最小步距为0.2μm,工作台计量系统的分辨率为0.05μm,微位移传感器理论垂直分辨率可达到0.12 nm,实际测量量程为2 mm,通过更换测杆可以达到6 mm的测量量程.     

一种新型滚动轴承表面形貌测量仪

介绍了一种新型的滚动轴承表面形貌测量仪,它采用一种全新的能越过陡峭表面的二维位移传感器和垂直扫描三维工作台组成一个闭环控制系统,将传统的触针移动扫描方式改变为工作台移动扫描方式。在测量工件时,二维位移传感器的测量杠杆总是不断地回到平衡位置,因此即使增大量程,由杠杆转动所引起的测量非线性误差也非常小。该仪器不仅可进行二维轮廓测量,还可进行三维形貌测量,具有大量程、高精度、小测量力和更多测量参数等特点。     

亚纳米级超精细表面微观形貌光电测量技术的现状与发展

通过对亚纳米级超精细表面微观形貌光电测量技术发展现状的介绍，着重阐述了激光差动干涉到同轴式激光表面微观测量的原理，对四种典型同轴式激光轮廓仪的特点以及影响表面微观形貌测量精度和限制测量分辨率的因素进行了分析，介绍了作者关于同轴式激光轮廓仪运用到超精加工金刚石车床上进行纳米级微观形貌在线检测的研究成果。     

表面形貌复合测量位移传感器的研究

一种用于表面形貌测量的复合测量位移传感器，它将接触式触针传感器和非接触式光学传感器巧妙融合在一起，使得一个表面形貌测量位移传感器同时具备接触和非接触两种测量手段。其特点是利用了一个触针－反射镜测杆机构，将激光聚焦光束直接在被测工件表面扫描转换为对测杆上固接的反射镜扫描。其垂直测量范围1mm，垂直测量分辨率5nm。该传感器工作稳定可靠，使用灵活，可广泛用于研究机构和工业现场等进行表面形貌测量。     

激光干涉接触式轴承表面轮廓综合测量

介绍了一种可用于测量滚动轴承曲面形貌的表面轮廓综合测量仪，在测量中应使杠杆处于平衡位置，以减小测量力；用衍射光栅干涉位移传感器作为位移测量系统代替传统的电感位移传感器；z向工作台采用粗、细两级驱动定位，利用步进电机驱动斜面导轨进行粗级定位以扩大量程，压电陶瓷做微位移驱动实现精密定位以提高测量精度。论述了该仪器的整体结构、测量原理、工作台的定位控制以及衍射光栅干涉信号的处理。     

应用光切法显微镜测量三维表面的形貌研究

叙述光切法显微镜测量三维表面形貌的方法。采用计算机对在光切法显微镜下拍摄的零件表面截面轮廓图像进行了图象的识别与处理,从而获得表面各个截面形貌的二维轮廓数据,再通过样条插值获得三维表面轮廓形貌．     

铣削加工后表面形貌测量系统研究

将传感器测试技术和数控技术相结合,研制了一套基于成形轨迹测量法的加工表面形貌测量系统。铣削测量试验结果表明,该表面形貌测量系统可以快速准确绘制出被加工表面的几何形貌,且具有良好的自适应性。     

深孔表面三维形貌测量与控制装置的研制

针对深孔表面三维形貌难于检测的问题，在传统的触针扫描技术的基础上，利用柱面激光-全息光栅传感器，设计出了独特的光栅信号采集处理电路，采用大小数细分与融合的方法，来进行表面微观轮廓信息的采集。由上位机通过PCI总线的多功能板卡及步进电机细分驱动器来进行触针轴向微位移量的高精度运行控制，较好地实现了对深孔表面三维形貌的测量。详细介绍了深孔内表面三维形貌的测量与控制装置的测量原理、软硬件设计及特点，并给出了实验结果。     

复合型超精密表面形貌测量仪

研制了基于同一显微镜基体实现原子力探针扫描测量与非接触光学测量两种功能的复合型超精密表面形貌测量仪.分析了基于白光显微干涉原子力探针的测量方法、探针微悬臂变形量与白光干涉条纹移动量的关系以及探针微悬臂测量非线性误差的修正方法,和通过融合垂直扫描系统的位移量和悬臂梁变形量得到了原子力探针的工作方式.研制了三维精密位移系统...     

光干涉法显微镜测量三维表面形貌研究

本文介绍了利用光干涉法显微镜测量三维表面形貌.利用计算机对在光干涉法显微镜下拍摄的零件表面轮廓条纹图象进行图象识别与处理,自动寻找条纹和计算,直接获得三维表面轮廓形貌.测量结果与触针式轮廓仪的测量结果进行了比较.     

一种基于相位光栅干涉微位移传感器的研制

高精度微位移传感器是表面计量技术的关键技术之一.文中介绍了一种低成本、高精度的接触式微位移传感器.该传感器采用平行簧片实现精密直线运动,相位透射型正弦衍射光栅作为计量光栅实现高精密的位移测量.文中分析了其测量原理、光学原理、干涉条纹的光电接收以及辨向、细分.理论分析和实验应用结果表明该传感器垂直分辨率可达到nm级,测量量程为2 mm,可以用于微纳米表面形貌和轮廓的测量.     

基于迈克尔逊干涉原理的高精度位移传感器

介绍了一种新型的基于迈克尔逊干涉原理的高精度位移传感器,分析了其光学原理、测量电路和信号细分方法。该位移传感器还采用了一种新的光电管排列方法,使得信噪比较传统的光电管排列方法有极大的提高并且更便于光学调整。该传感器的测量分辨率高达5nm,可应用于表面形貌的高精度测量。     

基于激光位移传感器的非接触三坐标测量机的设计

针对采用接触测头进行测量的三坐标测量机的测量效率低、不能对易变形物体进行测量等问题,设计了一种基于激光位移传感器的非接触三坐标测量系统,以PLC和工控机为主控,通过运动模组带动激光位移传感器定位,实现对工件表面特征点尺寸和数据的快速测量,且用户可通过触摸显示屏对设备进行操作。通过对待测工件进行实测表明,该设备能满足生产测量需求,具有实用性和有效性。     

激光位移传感器在自由曲面测量中的应用

以点激光位移传感器(HL-C211BE)为对象,研究它在自由曲面测量中的应用。针对激光位移传感器因测点倾角代入的测量误差,提出了一个可以量化的倾角误差模型。基于直射式点激光三角法原理,分析了激光光路的几何关系,从会聚光斑光能质心发生的偏移推导出倾角误差模型。随后,用高精度激光干涉仪和正弦规对激光位移传感器进行校对实验,并用误差模型对测量结果进行补偿。结果显示,补偿后激光位移传感器的测量精度得到明显提高。对一非球面凸透镜进行了实验测量,得到了自由曲面测点倾角的计算方法,并用倾角误差模型修正了测量数据。实验结果表明,量化的倾角误差模型可以将激光位移传感器的测量误差控制到小于10μm,满足激光位移传感器在自由曲面测量中应用的要求。     

基于衍射光栅计量系统的非接触轮廓测量位移传感器

聚集检测法是一种非接触轮廓测量方法,但是现有的聚焦检测法采用音圈电机,其测量精度有限.针对此问题,文中提出了一种非接触位移传感器,该传感器基于改进的傅科聚焦检测法,并带有衍射光栅计量系统.通过压电驱动器取代音圈电机驱动,并配合位移计量系统,提高了传感器的测量精度.在表面轮廓采样时,根据聚焦偏差信号,压电驱动器驱动聚焦透镜作垂直运动,使焦点始终在工件表面,同时衍射光栅计量系统测得聚焦透镜的垂直位移并将其作为采样点的轮廓高度.所有采样点的位移显示出被测量表面的整个轮廓,评定软件处理这些位移数据即可获得测量结果.该非接触的位移传感器的分辨率为10 nm.     

ELID磨削氧化膜厚度测量方法研究

在ELID磨削原理的基础上,分析了ELID磨削过程中氧化膜的生成和作用机理以及氧化膜的生长规律;综合评述了氧化膜厚度的离线测量方式以及用ELID磨削加工过程中的电压电流值的大小间接表征氧化膜的状态的最新进展。同时提出了基于LabVIEW开发平台,利用激光位移传感器和电涡流位移传感器的组合在线直接测量氧化膜的厚度的方法。     

基于图像处理的位移测量传感器设计

针对光栅尺、容栅尺等位移测量仪器不易于现场安装的缺点,提出一种基于图像处理的位移传感器装置,使其在满足分辨率与响应速度的条件下,最大限度降低安装要求。该传感器基于激光鼠标原理,通过改进光学组件,使得传感器与参照物可以保持比较长的非接触空间。同时根据不同场合的需求,换装不同放大率的光学组件,以得到不同工作距离、分辨率的传感器。实验表明,该传感器易于安装在多数平面运动的待测物上,具有成本低、精度高、线性度好的优点,可广泛用于普通机床的数显改造、机器人的精确定位等场合。     

类磁栅液压缸集成位移传感器信号预处理方法

针对类磁栅液压缸集成位移传感器结构特点,为提高液压作动机构的液压缸位移测量精度,对类磁栅液压缸集成位移传感器信号预处理进行研究。首先,对包含直流分量、毛刺干扰、各次谐波分量等多种信号成份的响应信号进行描述;其次,对高通滤波器进行建模和仿真分析,得出了高通滤波器有效滤除直流分量的工作条件;最后,为克服已有脉冲滤除方法的缺点,提出了一种新型脉冲干扰在线滤除方法。实验表明:该方法可有效地提高类磁栅液压缸集成位移传感器信号预处理精度,对提高多种新型液压作动机构的液压缸位移测量精度具有实际的应用价值。     

未知相对位置条件下回转体厚度的双激光检测

为了实现对大型空心回转体厚度的测量,提出了一种基于双激光位移传感器的非接触扫描检测方法。在回转体与双激光位移传感器相对位置未知的条件下,分析了由回转体安装偏心以及传感器光轴与原点不共线时所引入的测量误差,建立了双传感器信号与被测位置厚度之间的数学模型。并借助于相关理论相位差计算法、牛顿迭代法以及循环平移方法,将实际厚度值从传感器信号中提取出来。对回转体厚度检测算法的仿真实验表明,当检测信号中干扰分量的幅值不大于0.3mm时,算法检测厚度的相对误差总体保持在0.5%以内,并将此作为调整旋转台转速的依据。分析实验测量数据发现,两路信号的最大相对平移量为4;通过对数据进行偏心补偿以及平移,本厚度检测算法的测量重复性误差不大于0.05mm,可以实现在随机位置状态下对回转体厚度的高精度检测。     

激光三角法扫描测头特性的研究

在分析了激光三角法位移测量原理的基础上,以ＩＢ－１２型激光三角法位移传感器为实例,研究了激光三角法位移传感器的使用特性,补偿非线性误差、倾斜角误差,提高了测量精度,使其能够作为非接触式扫描测头用在三坐标测量机上,完成空间自由曲面的非接触扫描测量。