直线运动机构三维角误差同步测量方法研究

基于标准阶梯量块参数测量结果,提出了一种三维角度(偏摆、滚转、俯仰)同步在线测量方法,用于直线运动系统运动角误差的快速测量。该系统使用线激光传感器实现阶梯量块参数的实时采集,建立阶梯量块各参数与三维角度变化的数学模型。结合标定后的精密转台,完成系统测量稳定性及重复性的验证,将测量值与理论模型比较,确定±30°范围内的测量误差不超过1%。采用实验与软件计算相结合的方法完成角度测量分辨力的确定,结果显示标定后角度分辨率为0.001°。最后,利用本系统完成三维移动平台Z轴3项运动角误差的同步测量,测量结果验证了本系统具有简单、实用及高效的特点。     

扫帚式激光三维扫描成像系统设计与实验

设计了一种基于单线激光雷达的扫帚式三维扫描成像系统来实现目标的三维重建。系统通过激光光束的二维扫描,配合轴向运动,形成包含距离和角度信息的三维点云数据。实测结果表明:采用设计的三维扫描成像系统对距离30m的目标进行测量,角度分辨率达到0.06°,行分辨率达到6cm,帧频达到2Hz,实现了快速扫描、高精度目标测量及系统小型化等目标。     

薄壁型钢表面三维形貌测量系统的研制

针对薄壁型钢这一类细长型构件,研制了一套表面三维形貌测量系统。该系统采用激光位移传感器为测距元件,由计算机控制步进电机转动以及发出数据采集命令。通过传感器和试件的相对运动对试件表面进行自动连续的扫描测量,测量数据经相关处理分析后导入软件,绘制出被测试件的三维图形。试验表明,该系统具有测量速度快、测量数据准确、性能稳定等显著特点。     

宽公差曲面快速测量及基于OpenGL的显示技术

从实际应用的角度出发,介绍了一种宽公差曲面快速测量方法,分析了系统的组成和测量的原理。该系统采用激光三角测量法,并把点扫描拉伸成线扫描,在保证同样的测量精度情况下大大地提高了测量速度。系统在采集完数据后,利用开放图形库的三维造型技术在一定的精度要求下近似描述曲面,以实现模型的立体效果展示。最后以三维人脸数据测量为例,论述、验证了该方法的有效性。     

采用可编程逻辑控制器的大型物体三维扫描重建

本文提出了一种新颖且实用的三维重建系统,以获取大型物体的三维数据。文中对该系统的组成以及所采用的方法和原理进行了研究。该系统由一个基于红外的三维扫描仪、两个导轨和一个基于PLC(可编程逻辑控制器)模块的高精度运动控制系统组成。运动控制系统控制安装在导轨上的三维扫描仪做匀速运动;三维扫描仪向物体投射红外线,并重建物体上所投射的红外线段;接着,系统根据三维扫描仪的运动速度,拼接局部重建数据,最终获得大型物体完整的三维重建数据。实验结果表明:与基于激光测距拼接的方法相比,该方法的测量速度约提高了7倍,测量精度约提高了2.5倍。基本满足工业生产中大型物体自动三维重建的稳定可靠、精度高、速度快等要求。     

基于三维扫描的复杂曲面在机测量系统的研究

以三维扫描技术为研究基础,文中探讨了数控加工在机测量方向上如何应用三维扫描技术,设计一套基于三维扫描的复杂曲面在机测量系统,分析了三维扫描在机测量系统的构建、手持式三维扫描仪的测量原理、测量系统精度验证和复杂曲面的数据采集、处理和比对检测方法。     

长度、角度及三维测量光栅技术的某些进展与分析

<正> 计量光栅技术,作为精确的长度与角度的数字测量、数字控制、自动测量与动态测试的强有力手段,在科学技术各方面的应用日益广泛,近年来又登上三维测量的午台,研究十分活跃。本文力图综述光栅技术在长度、角度以及三维测量方面的某些进展,并加以初步分析与评价。一、高精度光栅传感器:光栅测量系统的精度,是整个系统光学、电子学以及机械特性的函数。近十年来,由于在计量光栅制造、光栅传感器,电     

基于DVD光学头的二维微小角度测量研究

为了实现精密平台二维角度的在线检测,提出了一种基于DVD光学头的二维微小角度测量的方法。利用DVD光学头进行角度测量,是基于激光自准直原理,以四象限光电探测器作为检测元件,以固定在被测物上的反射镜作为被测元件进行测量的一种角度测量方法。搭建了基于英国RPI精密转台的实验系统,对测量方法进行了实验测试。结果表明:基于DVD光学读取头设计的二维角度测量装置测量范围为±110″,平均分辨率达到0.2″。该测量方法稳定、可行,且测量装置具有结构紧凑、成本低等特点。     

汽车模具光学三维在线测量检测系统

西安交通大学和天津汽车模具股份有限公司联合推出中国第一个自主研发的,包括近景工业三维摄影测量系统、面扫描系统、变形测量分析系统等的汽车模具光学三维在线测量检测系统。该系统已经应用在天津汽车模具股份有限公司的设计、生产、测试等环节。     

用于三维测量的双路点衍射干涉系统

针对在仅有一个光纤对的单路点衍射三维测量系统中,存在平行于条纹的横向方向上测量精度低的问题,提出了用于三维测量的双路点衍射干涉系统。分析了点衍射波前误差、测量探头结构布局以及三维迭代重构算法对于三维测量精度的影响,在此基础上确定点衍射源结构以及探头结构布局等最优系统参数。实验结果显示,单路点衍射干涉三维测量系统在xy方向的精度分别为亚微米量级和微米量级,而双路点衍射干涉仪系统可在三维方向上同时达到亚微米量级,验证了所提出的双路点衍射干涉系统方案的可行性和准确性。所提出的双路点衍射干涉系统有效的实现高精度三维测量,为无导轨三维位移和尺寸等测量提供了一种可行方法。     

基于单片机的电压互感器相角差测量系统

介绍了一种基于单片机的相角测量系统,应用于韶-4高压电压互感器相角差的测量.该系统具有硬件电路简单、可靠性强、显示稳定、测量精度高等特点.     

用于星载激光通信终端的绝对式光电角度编码器

针对星上激光通信终端二维转台的精确控制,设计了实时测量转台旋转角度的专用型光电角度编码器。根据星载激光通信终端所需测角系统的设计指标,分别对光电角度编码器的码盘、指示光栅及光电信号的提取方法进行了设计和选择。其中,格林二进制绝对式编码结合高质量的电子学细分,实现了编码器24位的绝对角度测量;四象限矩阵编码方式有效地减小了码盘的径向尺寸;分体读数头式指示光栅较整周玻璃盘大幅度压缩了体积和重量。在室温条件下对安装在星载激光通信终端上的光电角度编码器进行了测角精度检测。结果表明:该测角系统的角度测量精度约为0.7″(优于1.0″)。激光通信终端设备的在轨稳定运行及捕获、跟踪和通信功能的正常发挥,进一步验证了所设计的光电角度编码器测角精度高、抗辐射能力强、工作可靠性高,满足星载激光通信终端设备的应用要求。     

分块非线性加权在车灯检测仪校准器光轴角测量中的应用

针对传统光轴角测量系统中人为因素干扰导致的重复性能降低等不足,设计一种基于图像处理技术与高精度电控转台相结合的自动测量方案。分析了照明光斑光强分布特性,提出了一种基于图像区域分割的最优非线性加权的特征点提取算法。该方法根据光强与灰度的线性关系,将光强量化到3个区间。然后分析灰度因素在特征点定位中的影响;针对不同区间应用局部最优加权法则以实现局部最优化处理。最后,利用光轴偏转角与特征点在像面上位移的对应关系,计算得到光轴角测量值。开展了光斑特征点重复性实验并分析了光轴角检测精度,结果表明:该系统在不同光强、不同角度条件下重复性好,测角精度优于60.18″。与激光光源的光轴角测量实验对比,该算法在光斑光强分布不均的条件下仍能完成稳定且精确的光轴角测量。     

一种光学玻璃折射率自动测量方法

本文研究了一种折射率自动测量方法。可对紫外、可见,红外光谱折射率作自动精密测量。在光源稳定情况下,可见光测量精度可达±3×10^-6。该方法以最小偏向角方法为依据,以外反射像引导接收器,使其自动跟踪至最小偏向角的精确位置,最后给出样品的折射率。整个测量系统采用微计算机完成自动控制、采集及处理。该方法还可进行角度自动测量。     

采用柔性铰链的快速反射镜设计

根据激光发射系统对快速反射镜发射方向精度的需求,提出了一种新型快速反射镜设计方案。该方案以柔性铰链为运动传递元件,采用直线音圈电机驱动,并用高精度光栅测微仪实现位置闭环控制。首先,介绍了反射镜工作原理及驱动方式,选择了系统的驱动元件和测角元件,并对柔性铰链结构进行设计。在研究其刚度特性的基础上,采用序列二次规划法优化了铰链关键尺寸。然后,建立了驱动组件的简化模型,并利用理论公式和有限元分析软件分别计算驱动组件的转角精度。最后,使用测角元件及自准直平行光管测量了快速反射镜的转角精度。实验结果表明：所设计的快速反射镜装置工作稳定、结构可靠,对发射光束的控制精度能达到0.95",满足激光发射系统实时控制光束发射方向的精度要求。     

基于单片机的高精度超声波液位检测系统

介绍一种使用超声波进行液位检测的微机控制系统及其硬件组成和相应软件流程图。为使测量具有较高的精度,系统在测量方式上采用在容器底部放置超声波探头的回波检测法,使超声波在液体中来回传播以稳定超声波传播速度。该系统由脉冲发射电路,变增益接收电路,温度补偿电路和相应的控制电路组成。     

激光干涉仪数字测角的新方法及其应用

介绍了一种基于迈克耳孙干涉仪的精密角度测量系统,该系统利用迈克耳孙干涉仪在几何量测量中的干涉测量技术,通过转换将角位移转换为可以反映干涉光路中光程差变化的线位移,并通过相应电路对干涉条纹进行处理,从而实现了对大转角的精密测量。与以往类似系统相比,该系统具有结构简单、误差恒定、测量精度高、测角范围大、易于数字化等特点。同时,文章还对系统的构成原理、设计注意事项和精度等作了有关的理论分析。     

基于空间距离约束的姿态角现场精度评定方法

针对大型精密工程现场姿态测量精度评定的需求,提出了一种利用长度计量基准溯源姿态测量结果的姿态角现场精度 评定方法。 首先,介绍了激光跟踪姿态测量系统的基本组成及测量原理;其次,基于六自由度并联机构的正向运动学研究,建立 了空间距离与靶标姿态之间的数学模型,并通过蒙特卡洛法仿真分析距离约束测量精度、控制场布局以及系统工作距离等因素 对评定模型精度的影响;最后,搭建实验平台,利用精密转台的相对转动量作为角度基准,对本文研究方法的可行性进行了验 证。 结果表明:当距离约束测量精度为 0. 038 mm,控制场大小为 1 400 mm×1 400 mm 时,在-20° ~ 20°的姿态角变化范围内,评 定模型方位角精度为 0. 055°,俯仰角精度为 0. 058°。 本文研究方法避免了基于角度基准评定方法中较为严格的坐标系配准要 求,能综合反映测量系统现场使用状态,可为六自由度激光跟踪测量系统中姿态角现场精度评定方法提供参考。     

高精度角位移测量系统设计

采用双通道多极旋转变压器和AD2S83构成的测角系统可以实现角位置和角速度的高精度动态测量。该测角系统采用单片机实现角位置的动态监控,使用CPLD完成了AD2S83与DSP通信的接口逻辑设计,并采用DSP实现双通道角位置粗精耦合及测速算法。     

立式油罐容积检定爬壁机器人控制系统研制

立式油罐是石油、化工等行业油品储运的重要容器,因此其容量计量的准确度至关重要。该文针对立式油罐容量测量的实际需要,研制一种小型的立式金属罐爬壁机器人代替人工检定。其测控系统以单片机89S51为核心,并配备多种传感器,实施遥控操作。现场实验表明,该机器人自动化程度高、运动稳定可靠、定位精度高,大幅度提高了油罐检定效率。