挠性机器人动态误差集成激光测量与补偿研究

提出一种基于 3个激光发生器和 3个激光位置检测器 (PSD)的挠性构件动态误差测量方法 ,该法可以测量除杆长方向外的 5个变形分量 ,且光路和测量模型简单 ;建立了 PSD上光点位置与构件各误差分量及机器人末端执行器动态误差之间的关系 ,并给出其补偿控制方法。     

PSD在弦振动测量中的应用

振动的测量在工业生产过程中有着重要的意义,如设备的监测、故障的诊断、噪声的分析与消除等都离不开振动的测量．介绍了PSD位置敏感器的组成结构、工作原理、性能指标及信号处理电路。PSD是一种光学半导体传感器,能够根据光点在其表面位置的不同而输出不同大小的电流,对光点的位置进行快速、精确定位。用激光—琴弦—PSD传感器及相应的信号处理电路组成一个振动测试系统。通过对振动曲线进行分析处理总结出PSD传感器在振动测量领域有着广阔的应用前景。     

曲面激光测量装置的研究

本文提出了一种激光扫描双三角曲面测量方法，目标光点分别通过两套成像系统成像在两个光电接收器ＣＣＤ上，根据光点在ＣＣＤ上的成象位置从而得出光点的二维坐标，再用多面棱镜完成光点扫描，从而完成曲线测量，然后，由数控工作台带动测量平台上、下移动，完成曲面测量。     

大直径内孔自动测量机构倾斜度测量研究

为了实现对大直径内孔自动测量机构倾斜角度的连续、自动测量,建立了倾斜度测量系统.系统主要由半导体激光器、光学系统与位置敏感探测器(PSD)等元件组成,以激光光束和光学系统光轴分别表征被测机构的参考轴线与大直径内孔的轴线,同时PSD测量经过光学系统折射后激光光点的位置,由此测量两轴线构成的夹角,确定机构倾斜程度.论文分析了系统的测量误差,并进行了相关的实验,对测角误差进行校正,结果表明:系统的测角精度为±0.02°,分辨率为0.000 3°.系统稳定可靠,能够基本满足测量机构在大直径内孔中倾斜度测量的要求.     

基于位置敏感探测器的六自由度精密位姿测量系统

位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)是一种高精度的二维位移测量传感器,利用三片二维PSD的组合实现空间六自由度相对运动的位移和角度测量。测量系统主要包括三片PSD传感器(包括PSD光敏面和发光管)、低噪声的信号调理和AD采集电路,采用三片PSD正交布局方案,通过PSD光敏面的光点位置计算相对运动的位移和角度。设计了六自由度的PSD标定测试系统,用于PSD测量系统中心偏移和发光管安装误差的标定测试。测试结果表明,PSD测量系统的测量范围优于位移±10mm、角度±2.5°,标定后PSD测量系统的噪声误差为位移0.1mm、角度0.02°,测量系统的绝对位移误差小于0.5mm、角度误差小于0.14°,满足系统0.5mm和0.5°的指标要求。此外,对PSD传感器的环境适应性进行了评估。PSD测量系统具有量程宽、精度高、线性度好的优点,成功应用于天舟1号货运飞船微重力主动隔振装置的相对运动测量中。     

测量移动物体的精度达0.0001时

一种廉价的激光器和新型硅光电探测器能够测量位移达100码的移动物体的位置变化。据报导,在 X—Y 平面,分辨率大于0.0001吋。“联合检测技术公司”制作的这种硅光电探测器安装在移动物体上。一种廉价的激光器,如在可见红光中的氦一氖激光器安装在固定位置上,并聚焦在光电探测器的中心上。当物体移动时,则在光电探测器的0.75×0.75时的激活区(工作区)上的光点位置也移动。用一个指零电桥便可测出光电池上的光点的位置。     

LD注入调频扫描系统研究

为了减小扫描系统测量误差,可以利用半导体激光器注入式调频装置和光栅来建立扫描系统。通过改变注入电流来改变半导体激光器的输出光频,使输出光入射在光栅上,随着频率的改变,衍射光的衍射角会发生改变,进而衍射光点的位置发生改变,从而实现无机械光点扫描,能够消除扫描测量过程中机械抖动和振动带来的误差。     

一种基于PSD的非接触二维位置测量系统

文中提出了一种非接触二维位置测量系统，该系统采用PSD作为传感元件，以MCS51单片机为核心，对成像于PSD感光面的光斑位置进行测量。介绍了测量原理，推导出二维坐标计算公式，并对系统进行精度分析。该系统具有简单、通用性较好、准确度高且能实现非接触测量的特点。     

多尺度光点图像中心的高精度定位

提出了一种可快速、高精度提取不规则光点图像中心的多尺度光点图像中心定位方法.首先,结合图像形态学处理和阈值分割确定光点图像区域,初步确定光点图像大小;然后,计算不同尺度空间下各光点图像区域的Hessain矩阵,由Hessain矩阵特征值确定的判决系数确定最佳尺度,并确定光点图像中心像素级坐标;最后,根据光点区域周边图像二阶泰勒展开式求解光点图像中心亚像素坐标.仿真和实物实验表明,本文算法抗噪声能力强、可实现不同大小光点图像中心的快速高精度定位.在实物试验中,该方法提取光点图像中心的精度优于0.1 pixel.目前,该方法已在多套视觉测量系统中得到应用.     

基于Duolateral PSD的高精度光位置检测系统

精密机械加工业的发展对位置检测提出了更高的要求.Duolateral PSD(Position Sensitive Detector)克服了lateral PSD的测量错误率高、非线性严重等不足.系统实验的测量不确定度评定结果表明:基于Duolateral PSD的光位置测量系统具有位置分辨率高、测量精度高、性能稳定等特点,有广泛的应用前景.     

PSD抗杂光干扰措施的研究

光电位置敏感器件(PSD)是一种可直接对其光敏面上光斑位置进行检测的光电器件,基于光电位置敏感器件可以构成多种非接触的高精度动态位移监测仪器.介绍了位置敏感探测器(PSD)的工作原理及其性能,分析了PSD工作时杂散光对其测量的影响,提出其相应解决方案.     

二维位置敏感器件背景光消除的神经网络方法

位置敏感器件 (position sensitive detectors,简称 PSD)是一种可直接对其光敏面上光斑位置进行检测的光电器件 ,常用于非接触高精度动态位移监测。 PSD器件使用中的一个关键问题是如何克服背景光的干扰 ,以提高检测的精度和可靠性。根据 PSD的原理及特征方程 ,分析了存在背景光时 PSD输出信号是非线性的。提出一种基于神经网络的 PSD背景光非线性修正方法。利用神经网络具有逼近任意非线性函数的特点 ,通过训练使神经网络建立在不同背景光下 PSD输出与其标准值之间的非线性映射关系 ,实现 PSD全程跟踪补偿。计算机仿真表明 ,该方法能有效地消除背景光的影响     

便携式二维激光位移传感器

设计了一种能应用于野外环境的便携式二维激光位移传感器,能够实时探On,0635nm激光在传感器靶面所呈光斑的二维位置坐标。利用CCD图像传感器和DSP数字信号处理电路进行图像的采集和处理。采用窄带滤光片和中性密度衰减滤光片消除太阳光的干扰,提高了图像对比度。采用超短焦距大视场镜头将传感器靶面成像在CCD靶面上,增大了量程,缩小了体积。编写算法校正了图像畸变。最后通过实验验证了该传感器有较高的测量精度。     

激光光强分布对原子力显微镜中光学偏转法检测结果的影响

从光学偏转超微力检测原理出发,严格地分析了在激光光源具有一定空间光强分布的情况下其检测的结果。我们发现激光源的空间光强分布在超微力检测条件下对检测结果没有影响,即其PSD的输出信号完全正确地反应了悬臂梁的受力大小。但是,PSD所检测光斑的重心位置对应的光线将随悬臂梁受力大小的不同而不同。本文给出了入射光经弯曲悬臂梁反射后空间光强分布变化的计算方法和计算实例,并提出了进一步从反射光束中提取上述变化信息并加以应用的建议     

一种大长度轨道直线度的测量方法和装置

以起重机轨道作为研究对象,研究了一种高精度、可自动化测量和实时在线分析的大长度轨道直线度的测量方法和装置。该方法利用准直激光束作为直线基准,携带光斑位置探测装置的小车行走于轨道上并根据激光光斑位置确定轨道测量点的偏差参数。光斑位置探测装置由一个接收屏、光路成像系统和一个二维PSD组成。针对300m长的起重机轨道的直线度测量,分析了装置的测量原理、数据处理方法,以及控制系统结构。并通过精度分析和误差评估证明了该方法和装置的可行性,仿真计算结果表明其原理误差仅为10-5mm数量级,完全符合大长度轨道的测量要求。     

长跨度孔系直径与同轴度误差测量系统

针对飞机铰链件长跨度、小直径孔系的直径和同轴度误差高精度测量问题,研制了基于光电传感器的综合测量系统。多功能测头中的直流电机驱动自定心机构确定孔截面测量位置,光电编码器记录电机有效转动量,通过与标准环规进行比较间接测量各孔直径。以激光作为准直基准,安装在多功能测头前端的PSD检测激光光斑位置以确定各孔截面中心坐标,并进而评定出孔系的同轴度误差。使用该测量系统完成了孔系直径测量试验和PSD光斑检测线性及重复性试验。试验结果表明,与三坐标测量机测量结果相比,孔径测量相对误差小于10μm,PSD光斑位置检测重复性误差小于13μm,具备了较高的检测精度。     

Application of a diffraction grating and position sensitive detectors to the measurement of error motion and angular indexing of an indexing table

In this paper, two systems for the measurement of the error motion and angular indexing of a rotary indexing table have been developed. A laser diode, a laser holder and a position sensitive detector (PSD) are integrated as a simple measuring device for the measurement of the rotary error without using a precision reference artifact (a cylinder or a sphere), multiple probes or error separation methods. The laser diode is assembled in the laser holder and fixed on the rotary table. The PSD is set up above the laser holder to detect the position of an incident laser beam from the laser diode. When the rotary table rotates, the rotary error changes the direction of the incident beam and also the position of the spot on the PSD. For the measurement of the angular indexing, a reflective diffraction grating and two PSDs are integrated as a high-resolution angle measuring device without using an autocollimator or a laser interferometer system. The diffraction grating is set at the center of the rotary table and reflects an incident laser beam into several diffractive rays. Two PSDs were set up for detecting the positions of ±1st-order diffraction rays. A simple algebraic method is used to solve the angular indexing through an optical analysis. The experimental results showed the feasibility of the proposed test devices.     

位置敏感探测器（PSD）的研究进展

回顾了位置敏感传感器(PSD)的发展历史,介绍了各种光敏面结构的PSD。并结合研究成果,阐述了单晶硅、氢化非晶硅、有机材料、大面积挠性薄膜、CMOS型,一维及二维阵列PSD等采用各种组成材料和工艺制作的PSD的发展现状,并对今后的发展和研究方向进行了展望。     

LD端面泵浦铯蒸气激光器的模式匹配

以光纤耦合半导体激光器作为泵浦源,5mm长的铯蒸气池作为激光增益介质,开展了端面泵浦铯蒸气激光器的模式匹配实验研究。分析了泵浦光聚焦光斑半径和聚焦位置对铯激光输出性能的影响。以激光器的工作斜效率和光光效率为指标对各模式匹配参数进行了优化,同时对激光器的阈值泵浦功率进行了研究。结果表明:在一定的激光振荡模束腰下,存在最佳的泵浦光聚焦光斑半径使斜效率最大。此外,聚焦位置在蒸气池中央时有利于提高斜效率和光光效率。对阈值泵浦功率的研究显示,阈值泵浦功率随泵浦光聚焦光斑半径的减小而减小,而且当泵浦光聚焦于蒸气池前端时有利于降低阈值泵浦功率。基于以上研究,获得了一组最佳模式匹配参数,即泵浦光聚焦光斑半径为333μm,激光振荡模束腰为167μm,泵浦光聚焦位置位于蒸气池中央。