便携式三坐标测量臂校准和误差补偿

本文提出了用高精度正交三坐标测量机作为空间位置基准,校准便携式三坐标测量臂空间位置误差的方法。采用Denavit-Hartenbeng方法建立了测量臂的测量方程及误差模型。测量臂给出其工作空间内三维坐标位置的测量值与三坐标测量机提供的标准值,分别代入测量臂的误差模型,以误差模型的计算结果作为补偿量,建立误差数据库,直接对测量臂空间位置误差进行校准和误差补偿。利用海克斯康G9128三坐标测量机对FARO便携式三坐标测量臂校准和误差补偿进行了实验研究,并对误差补偿前后实验结果进行了分析与讨论。研究结果表明该方法可有效、快速地对便携式三坐标测量臂空间位置误差进行校准和补偿。     

无合作目标测距的回波接收系统设计与分析

对于调频连续波无合作目标测距来说,回波接收系统是其光学系统中重要的组成部分,其接收特性也影响着系统的测距精度。为对其进行设计与分析,利用光学设计软件对以卡塞格林望远镜与多模光纤为主体的接收系统进行了建模,通过像差与光接收效率的分析与优化确定系统选用的卡塞格林望远镜的参数。建立待测物后向散射的高斯散射模型,并搭建完整的接收光路进行实验,定量分析了不同情况下系统的接收功率,并研究了接收效率、聚焦位置等与待测物的距离和表面散射之间的规律。研究结果表明,对于相同的加工方式的样块,系统接收功率与粗糙度、待测物距离成负相关规律,系统聚焦距离与粗糙度、待测物距离呈正相关规律。     

面向对象的大尺寸测量不确定度分析

测量结果必须说明不确定度。常规尺寸的解析法和标准比对法难以适用于评价大尺寸测量不确定度,尤其是特定拟合任务结果的不确定度。针对大尺寸测量的特殊性,研究基于蒙特卡罗的评价方法评价大尺寸特定测量对象的不确定度,并用计算机可视化直观表示离散点云。利用离线仿真评价测量不确定度,用于设计最优采样策略。以激光跟踪仪测量大型圆形截面工件分析为例,给出测点对称、均匀分布和半径约束等优化测量思想。最后应用于激光跟踪仪测量隧道构件的实例当中。仿真和实际实验表明,蒙特卡罗评价和离散点云表示法可准确、直观评价大尺寸测量特定测量对象的不确定度,制定的最优采样策略可提高测量精度。     

激光制导测量机器人运动系统设计

激光跟踪测量系统是目前最新型的便携式空间大尺寸坐标测量系统,但在测量大型被测对象时,人工布点及测量过程繁杂,测量效率低,并造成被测对象几何形状变形,严重影响其测量精度。为解决以上问题,提出了新型的“光束运动—光靶跟踪”激光跟踪测量方法,建立了新型激光跟踪测量方法论,并在此理论基础上,研制开发了一种能够在水平和垂直被测对象表面上运动小型轮臂复合式激光制导测量机器人。该机器人机构融合轮式机构、爬行臂式结构和真空吸附式机构优点,并且具有重量轻、体积小、运动灵活和反应快速等特点,可以根据不同的被测对象表面特征变换测量模式,利用轮式结构实现机器人在水平被测表面上高速远距离运动,利用爬行臂式和真空吸附式机构实现机器人在倾斜光滑表面上灵活地爬行和转向。对其运动特性进行了详细的分析。最后利用激光跟踪仪和三坐标测量机对研制激光制导测量机器人进行了性能测试,试验结果证明了该机器人能跟踪激光束自动高效地完成被测对象实体测量。     

激光跟踪测量系统跟踪转镜的误差分析

激光跟踪测量系统是目前最新型的便携式空间大尺寸坐标测量系统,可对空间运动目标进行跟踪并实时测量其三维空间坐标,具有精度高、范围大、实时快速等特点。然而,激光跟踪测量系统中跟踪转镜的几何误差严重影响了其测量精度;所以激光跟踪测量系统在使用前必须对其进行建模和误差分析。在全面研究了激光跟踪测量系统结构和工作原理的基础上,建立了系统运动学模型和跟踪转镜中心偏移数学模型。详细分析了系统测量中基点位置变动误差、转镜跟踪目标反射器跟踪误差和转镜反射面与激光束不垂直误差等。结果表明跟踪转镜中心偏移、回转轴不对称、基点位置变动、光束反射点与基点不重合是导致测量误差的主要原因。因此,在跟踪转镜结构设计中,为保证激光束反射点与基点位置重合及转镜旋转跟踪目标反射器时基点空间位置保持不变,应尽量减少跟踪转镜旋转点与镜面之间的距离。     

大尺寸测量中多传感器融合的研究

大型工件几何量测量中,常采用多测量站形成测量网,既扩大测量范围,又提高冗余性。以基于奇异值分解的解析形式做多测量站的空间数据配准,再按矩阵加权线性最小方差最优融合准则,对多测量站的测量数据相互融合。从理论和仿真实验验证了融合规则的有效性,证明融合精度优于各局部精度,并实际应用于隧道构件的测量网络中。     

激光非接触式大尺寸内径自动测量系统

为了解决大孔径的高精度检测问题,介绍了一种激光非接触式大尺寸内径自动测量系统。该系统具有灵活可控的运动机构、稳定可靠的定心机构、同步伸缩的支撑机构、对称协调的扫描机构,可实现轴向自动行走、高精度同轴定位和快速扫描测量。高可靠性的控制系统和无线传输模式使其实现了远距离的实时控制和可靠性测量。高精度的温度采集模块实时监测环境温度的变化,便于温度补偿。以VC++为平台的上位机软件,集数据处理与实时显示于一体,操作极其方便。另外,该系统采用相对测量原理、高精度激光位移传感器与标定好尺寸的测量臂相结合,使系统测量范围达到Ф580～998 mm。高精度的激光位移传感器实现系统的非接触式内径测量,测量精度高。通过对比实验和现场实验对系统的测量精度和重复性进行了验证。结果表明:系统的测量精度与FARO激光跟踪仪测量结果比较差值小于6μm,现场测量重复性精度小于7μm。能够实现管道内径几何参数的测量和管道表面的几何评估及校正。     

多目视觉检测技术中的照明系统设计

多目视觉检测技术足通过多个CCD传感器,从不同角度获取同一目标的不同角度的图像,并对多幅图像进行匹配、分割、相减等处理技术获取目标信息的一种图像处理技术.多日视觉检测技术能够比单目视觉检测技术获得更多的图像信息,这就降低了后继处理的复杂程度,提高检测系统的测量精度、抗干扰能力以及测量效率.然而,由于需要获得不同的图像信息,这就使得它对图像的质量,照明系统和照明方式的要求比单目视觉系统的要求更高.根据实验要求,主要设计了多目视觉检测技术中的照明系统,实现了平行光照明技术在多目视觉检测中的应用,并搭建实验平台完成实验.验证了光源的种类、光源的照明结构、照明方式以及被测物体的光学特性、背景特性等是影响多目视觉检测的重要因素,为该技术的应用、推广提供了实验依据.     

PowerBuilder实现检测数据的智能统计和查询

接口技术的发展可以将前端检测数据自动导入计算机,存入数据库。论文结合客户/服务器系统的设计思路,采用数据库前端开发工具PowerBuilder和安全的数据库服务系统Sqlserver,对某公司的信息管理系统进行设计和开发,自动计算统计参数,并可以方便地进行分析和查询,实现了ISO质量体系认证标准中对测量参数统计的自动化。数据的共享和统计参数的分析对于提高企业工作效率,改善产品质量有积极的作用。     

厚度自动测量系统的研究

在精密制造系统中，批量产品的100%检测需要自动测量和分选。本论文结合实际生产对厚度尺寸测量的要求，研制了自动测厚仪，实现厚度的自动测量和测量数据的处理，并自动进行合格与不合格品的分选。论文论述了仪器的工作原理、控制电路及软件的工作过程。