四路激光跟踪柔性坐标系统绝对零位标定

在激光跟踪干涉三维坐标测量系统中,系统的标定精度直接影响着系统最终测量精度。由于自标定方法的标定精度不高,为了提高系统标定精度,并给出系统的绝对零位值,提出了一种直线法标定思想,利用一个普通的激光干涉仪,测量出目标点沿直线运动的位移量,然后计算出坐标系统的基点坐标和绝对零位值。考虑到基点和目标点的位置布局对系统标定精度的影响,分析并确定了一种优化布局方案,并对其进行仿真。仿真结果表明,目标点对称分布的布局所标定出来的基点坐标和绝对零位值精度较高。     

孔系组合夹具夹紧方案自动规划方法

提出了基干实体模型的工件夹紧点自动确定方法和夹紧信息表示方法。采用了工件外轮廓的规约化方法，根据工件的规约化几何形状，确定工件满足夹紧要求的夹紧点个数，再进行夹紧点位置区域划分。从每个区域中各选择一个夹紧点组成一个夹紧方案，形成了可行夹紧方案集合。根据夹紧点位置、高度与受力多边形关系，来评价夹紧方案。     

机器人辅助腹腔镜手术中的视觉测量方法研究

针对目前机器人辅助腹腔镜手术中内窥镜仅被用于二维的视觉监测而缺乏三维位姿检测功能的缺陷,提出了一种基于求解共线 P n P (Perspective-n-Point )问题的手术器械位姿测量方案,测试了所提出的测量方法的精度并进行了误差分析.方案包括相机标定及畸变校正、标记设计、图像处理、标记点三维坐标计算和手术器械的三维表达.经测试,手术器械中心线的固定位置和单位方向向量的测量值的偏差低、精度较高.     

采用宽带光源的双光束干涉中零光程差位置测量研究

提出了一种可以快速实现采用宽带光源的双光束干涉中零光程差位置测量的方法。在测量中，以双光束干涉条纹间距的四分之一大小为采样间隔，以相邻的四个采样值为一组进行相应的干涉条纹调制度计算，以干涉条纹调制度的最大值位置作为零光程差位置。还对光电测量系统中的机械与光电转换精度、采样点位置、采样点密度、双光束光强比、光源相干长度等多方面对测量精度的影响进行了定量分析。     

非接触三点内径测量法中角度安装误差的校准方法研究

由于操作简便，非接触三点内径测量法常用于工业现场测量。为提高工件内径测量精度，对在安装中无法避免的位移传感器角度安装误差进行分析建模，提出了一个新的考虑角度安装误差的非接触内径测量模型及一种基于多观测位置联立方程的误差校准方法。通过仿真分析了模型中观测位置数、工件内径尺寸与其他参数的设置对校准结果的影响，确认了在观测位置数大于4时即可实现对误差的校准。最终，使用激光位移传感器构建内径测量系统并开展实验，验证了角度安装误差校准方法的有效性，圆工件的内径测量的绝对精度与重复性精度分别在0.6μm与0.4μm以下。     

考虑测量误差的两阶段Wiener建模与可靠性分析

针对现有的多阶段Wiener退化建模与可靠性分析中，大多忽略测量误差且未考虑退化过程中变点差异性的问题，建立了一种考虑测量误差的两阶段Wiener模型。将极大似然估计法和多维搜索算法相结合求出测量误差的估计值。考虑到变点的差异性，基于BIC最小准则估计出变点区间，同时根据变点位置确定漂移系数和扩散系数的估计值，再利用SSE最小准则求出变点的估计值，给出了基于变点分布区间的可靠性评估方法。最后，基于所建模型对RV减速器传动精度退化数据进行了实例分析。考虑测量误差及变点位置对退化建模的不确定性影响，进一步提高了产品的可靠性评估精度，能对产品的寿命做出更精准的预测。     

激光跟踪仪三维坐标转换综合优化方法

为了减少飞机等大型机械产品在安装过程中公共点测量误差的影响,提高坐标转换的精度,提出一种加权点匹配计算方法。该方法以匹配残差加权平方和最小作为解的最优性条件,根据不等精度测量时的加权原则,按照公共点的点位误差确定权重。基于广义逆矩阵理论,建立了近似的测量误差传递模型,分析了测量误差和权重对匹配结果的影响。为了指导跟踪仪位置的优选,借鉴结构力学理论提出一个公共点分布评价指标。重复测量实验表明,在相同测量条件下,与奇异值分解法相比,该匹配算法转换参数的标准差减小了约10%,稳定性较好。对某型飞机附件测量方案的优选实例表明,应用该评价指标有助于选择转换精度较高的跟踪仪站位。     

高精度太阳跟踪传感器研究

针对现有光伏发电过程中太阳跟踪传感器检测精度低、检测算法复杂等问题,提出了一种基于光学位置检测原理的太阳跟踪传感器方案,方案利用线性CCD检测太阳光线位置后实现传感器和太阳方向的偏差角度测量。为提高光线位置检测精度,在现有的质心算法基础上进行了算法改进,采用加权质心算法对光线中心位置进行定位。同时,为了使传感器实现从日出到日落全过程中的太阳跟踪,传感器中嵌入了依据视日运动轨迹的太阳位置计算程序。实验数据表明,传感器的检测精度可达0.1°,验证了方案的可行性和准确性。     

双向齿轮泵泵体裂纹分析及优化

为探究双向齿轮泵泵体发生裂纹的原因,对泵体进行金相分析与拉伸试验,并使用有限元分析软件ANSYS Workbench对泵体进行强度分析,同时使用着色法对泵体裂纹进行探伤;得到泵体材料化学成分和抗拉强度值、确定了最大应力点和泵体裂纹起始位置。结果表明,泵体材料符合标准要求,泵体裂纹起始位置在出油口内壁。为避免泵体裂纹的产生,提出5种结构优化方案,采用有限元仿真软件ANSYS Workbench确定方圆过渡方案为最优方案,经过试验验证后泵体没有裂纹出现。试验证明了优化结构方案的可行性,通过有限元仿真可以提高液压元件理论计算精度,缩短研发周期,节约研发成本。     

面向室内行人的Range-only UWB/INS紧组合导航方法

为了提高室内行人组合导航系统的精度和灵活性,提出了一种Range-only超宽带(UWB)/惯性导航系统(INS)紧组合导航方法。该方法将锚点的位置信息引入到系统状态变量中并通过数据融合滤波器进行预估,以克服传统UWB/INS紧组合导航模型中需要预先获取锚点位置信息的缺点,减少锚点位置信息精度对组合导航系统的影响。在此基础上,利用迭代扩展卡尔曼滤波(IEKF)来完成组合导航系统的数据融合滤波,以提高对目标行人导航信息的预估精度。实验结果显示,所提方法的平均绝对位置误差与传统UWB/INS紧组合方法相比降低了11.69%,算法对锚点位置信息的依赖程度也显著降低。     

一种自整角机轴角信号的测量方法

自整角机输出的数字化一般采用专用模块来完成。针对专用模块价格高、输出不方便、与其他系统进行互交等问题,提出了一种基于单片机C8051F040的轴角数字转换测量方案。为了提高采样精度,采用了过采样技术,并给出了过采样技术的关键实现步骤。应用表明,该系统具有测量精度高、测量速度快、硬件成本低的特点。     

一种膝关节角度测量及其校准方法

针对膝关节角度测量问题，给出了一种基于微型加速度传感器测量角度原理的膝关节角度测量方法，该方法结合固定于膝关节同一位置但不同轴向角度的两个微型加速度传感器的测量数据，联合推算出膝关节角度。根据两个传感器输出加速度向量模相等的原理，进一步提出了测量角度的交叉校准方法。实验结果表明，采用该方法建立的膝关节角度测量系统，测量成本较低，测量精度达到±1．5°。     

大型望远镜测角系统误差的修正

由于大型望远镜转台轴系对测角精度要求较高,本文研究了测角数据系统的误差修正技术。分析了测角数据误差产生的原因,对测角元件误差、安装误差、被测轴系误差进行了讨论,指出轴系测角分系统的误差规律符合谐波方程,故提出采用谐波方程式来表达误差规律。针对工程应用,建立了基于傅里叶级数的简化谐波方程误差公式,用谐波方程算法和多项式拟合算法对系统误差进行修正。在一个望远镜垂直轴转台进行了试验验证,结果显示测角精度峰值由原来的3.81″提高到了1.06″。实验表明,基于傅里叶级数的修正算法,较好地符合误差分布规律;采用系统误差修正技术,可以对系统综合误差统一修正,能够有效提高系统测角精度。     

基于LabVIEW的数控机床形位误差精密测量系统

为了实现对数控机床形位误差精密测量,采用扭簧表及大理石平尺搭建导轨直线度测量装置,以HEIDENHAIN绝对式直线光栅尺为定位精度测量硬件,PC端通过数据采集卡获取测量信息,并基于LabVIEW开发虚拟仪器,实现了对数控机床导轨直线度、定位精度和重复定位精度项目的测量;提出了一种基于LabVIEW平台构建数控机床形位误差测量系统的新方案。在相同的检测参数下,对同一台数控机床进行检测,并与激光干涉仪测量的数据比对,激光干涉仪采用GB/T17421.2-2000统计分析方法,实验结果表明,本系统具备较高的测量分辨率和测量精度。     

摆式陀螺寻北仪的积分测量方法

提出了摆式陀螺寻北仪双次积分测量方法。在粗寻北阶段采用步进法,通过施加外作用消耗系统原有机械能的方式实现快速寻北。在精寻北阶段采用双次光电积分法,通过对陀螺摆动的一个半周期做积分测量后,利用双次光电积分的方式得到陀螺摆动的平衡位置,然后,通过计算来获得子午面与陀螺轴向之间的夹角。进行了一系列相关实验,结果表明:双次光电积分法有效地改善了JT15试验样机的寻北测量精度,使由于测量周期变化造成的寻北误差减小了10倍以上。本方案缩短了摆式陀螺寻北仪的寻北测量时间,提高了寻北测量精度,满足了工程实用的精度和快速性要求。     

二维光电水平倾角测量系统

针对高端装备制造中对大尺度机床误差测量与补偿的要求,本文基于光学自准直原理和液体表面反射原理,研制了一种二维光电水平倾角测量系统以实现对机床滚转角和俯仰角的测量。该系统使用半导体激光器发射激光,经光学自准直系统于待测硅油表面将被测倾角放大二倍。然后,由位置敏感探测器感测光斑位置变化,输出包含角度信息的光电流信号,并由低噪声四路同步微弱信号处理电路进行相同倍数的放大以减小误差。最终,由高速采集卡进行数据采集,经均值滤波、曲线拟合、解算处理后将其转化为倾角信息,从而实现二维角度测量。在光学平台进行了对比实验,结果表明:测量系统在-10~10mm/m(约为-2 000″~2 000″)量程内,角度测量误差小于±0.050mm/m(约为±10″),线性度优于0.25%,满足大尺度机床二维水平倾角检测对大量程、高精度、高稳定性的要求。     

非接触式扫描反射镜转角测量系统

为了提高扫描反射镜转角检测系统的测角范围,建立了基于一字线激光器和线阵CCD的高精度非接触式扫描镜角度检测系统。介绍了检测系统的结构和工作原理,该系统根据激光光斑在CCD上的位置计算扫描反射镜的转角,并利用特殊设计的阵列反射镜增大测角范围。为了降低对加工及装调精度的要求,对系统进行了误差分析,给出了采用多项式拟合法进行角度测量的理论依据。讨论了影响系统检测精度的一系列误差源,计算了系统测量的总误差。最后进行了相关的测量实验。实验结果表明：系统的检测系统分辨率为2.5",测角范围为11°,测角精度可达3",可以满足扫描反射镜对角度测量系统提出的高精度、非接触、大测角范围的要求。     

一种高精度非接触位置测量系统

随着导弹技术的发展,位置测量设备的精度要求也不断提高.介绍位置测量系统的现状,研制出一种新的非接触位置测量系统,推导出新的测量方法--三角法测量技术原理,对某型号地空导弹发射车与装填车之间X,Y,Z,α的位置关系进行测量.通过三角知识及误差合成理论,分析出此系统的测量精度,长度(X,Y,Z):±1mm,角度(α):±3′.     

雷达结构精度影响因素与测量的分析研究

随着高集成、大功率和大口径雷达的发展,雷达结构精度对雷达低副瓣电平、测角精度等影响日趋明显。为提高结构精度指标分配的科学合理性,需梳理结构精度指标与电讯指标的对应关系,并详细分析各结构精度对应的影响因素,使雷达结构精度既能满足使用要求,又能降低实现成本。文中结合雷达结构中与电讯高度关联的阵面表面精度、天线座轴系精度、阵面位置精度和标校精度,逐个分析了各误差影响因素对结构精度的影响,并结合典型雷达给出具体分配方案,形成天线系统结构影响测角精度的定量计算方法。根据分析结果给出了结构精度测量与标定的技术实例,为类似雷达结构精度设计与测量提供借鉴。     

A measuring method for large antenna assembly using laser and vision guiding technology

In this paper a new conception of a measuring method is proposed to assist precision automatic assembly of large radar antenna. Different from conventional 6-DOF tracking methods, the measuring system decomposes the measurement task into several independent steps. The measuring system consists of a camera, two laser distance meters, two position sensitive detectors (PSD) and an inclination angle sensor. The camera is adopted to guide antenna position and orientation adjustment over a large space. Laser meters and PSD sensor is used to precisely measure the position and orientation of radar antenna. To improve the practicability of measuring system, a robust vision measurement method is proposed. The mathematical models and practical calibration methods for measurement are elaborated. The preliminary experimental results agree with the methods currently being used for orientation and position measurement. The measuring method provides an alternative choice for the metrology in precision assembly. By using the method proposed in this paper, the measuring system can achieve a measurement accuracy of approximately 1 mm, which meets the accuracy requirement of large radar antenna automatic assembly application. Besides, the measuring method provides an alternative solution for large scale metrology which take the environmental impact into account.