基于光束扫描的透射仪测量光路自动准直系统设计

提出了一种基于光束扫描的透射仪测量光路准直方法,分析了该准直方法的原理。基于该方法设计了测量光路自动准直系统,该系统以LPC1768微控制器为核心,主要包括光强及位置信息采集模块、电机驱动模块,并进行了该系统的软件设计。系统利用透射仪测量光路进行对准,易于实现与透射仪测量系统的融合,且具有高精度、自动化的特点。     

基于光源扫描的三角法位移测量方法

对激光三角法测量位移的几种光路布局方案及其特点进行了比较,在此基础上,提出了一种新的基于光源扫描的三角法激光位移测量方法,阐述了激光三角法测量原理,并设计了相应的测量系统,分析了影响系统精度的因素。理论分析可知,该系统的测量分辨力可达到1.5×10-5m。实验结果表明:此系统有很强的实用性,测量范围为0mm~10m,适用于工业生产。     

线阵CCD技术在测量植物生长量方面的应用

为了能够自动测量植物生长增量,采用了一种基于激光准直光源加线阵电荷耦合器件(CCD)的光路结构,提出了一种用数字电位器来控制二值化电路的方法。基本原理是将被测物体投影在线阵CCD上,通过分析和比较CCD视频输出信号,将CCD像元的空间序列转换成电压的时间序列。由此得到感光像元的个数,进而计算投影尺寸得到被测物体的高度。实验结果验证了该系统可靠且实用。     

一种改进的激光多普勒测量光纤光路

为了解决传统激光多普勒差频测量光路存在的光功率损耗大、参考光功率不可控等问题,在传统激光多普勒光路中增加了光纤环形器,设计了一个全光纤激光多普勒差频测量光路,并分析计算了传统光路和改进光路中各光纤无源器件的光功率损耗和整体光路中光的利用率。通过搭建激光多普勒测量系统,采用两种光路对音叉振动进行测量,设计了两种光路的对比性试验;采用光功率计实测了两种光路的输出光功率,进而计算出其光利用率;同时,采用数字示波器实时观测两种光路光电探测器输出的多普勒频移信号波形,并从信号幅值、信号对比度和信噪比等方面进行了分析计算。试验结果表明:分析计算结果和实测结果相吻合,改进的激光多普勒测量光路提高了光的利用率;可通过不同分光比的光纤耦合分束器来控制参考光光功率,使得输出的多普勒频移信号幅值增大,信号信噪比和对比度都有所提高。     

基于TDC-GP2的激光测距飞行时间测量系统

在激光盘煤测量系统中,激光飞行时间的测量是影响整个系统精度的关键因素。文章基于高精度时间间隔测量芯片TDC-GP2设计了一种用于激光盘煤测量系统中的激光飞行时间间隔测量系统,介绍了TDC-GP2激光测距原理,给出了系统硬件及软件设计。试验结果表明,该系统结构简单、测量精度高,具有较高的可行性。     

基于TDC-GP2的激光测距飞行时闻测量系统

在激光盘煤测量系统中,激光飞行时间的测量是影响整个系统精度的关键因素。文章基于高精度时间间隔测量芯片TDC-GP2设计了一种用于激光盘煤测量系统中的激光飞行时间间隔测量系统,介绍了TDC-GP2激光测距原理,给出了系统硬件及软件设计。试验结果表明,该系统结构简单、测量精度高,具有较高的可行性。     

基于XMPP的EAST实验通信系统的设计与实现

为满足EAST实验中实验信息交互对象的多样性和实验人员远程控制的需求,提出了基于可扩展消息处理现场协议XMPP的即时通信系统方案;该系统是基于可扩展消息处理现场协议,采用C/S模式实现,用于EAST实验信息交流的即时通信系统;在基本通信功能模块实现的基础之上,重点研究设计了EAST实验数据可视化,实验信息共享白板等功能模块;该系统为EAST实验提供了一个良好的即时信息交流平台,为实验数据资源的交流和实验的远程控制提供了方便,在EAST实验中得到广泛的应用.     

基于动态梯度的激光光斑中心定位算法

为提高激光光斑中心检测的长期稳定性、抗干扰性能和定位精度,在对相关圆心定位算法进行研究的基础上,通过理论分析与实验测试,提出一种基于动态梯度的激光光斑中心定位算法.该算法根据激光光斑特点,利用图像梯度对光斑进行标识与定位.实验结果表明,该算法定位精度高,有效提高了激光光斑中心检测的抗干扰性能和长期稳定性,适合对测量精度要求高的长期在线测量.这种新方法已被成功用于自动激光挠度测量系统中.     

基于同轴回归激光传感器的水表误差检测系统

设计一种针对水表始动元件转速测量的激光传感器检测系统。在传感器光学结构中加入半透半反镜使光路同轴回归,从而对目标准确瞄准定位。处理系统由FPGA和DSP组成进行激光回波信号数字化处理和阈值选取,减小虚预警概率。实验证明:检测系统在校准之后具有较高的检测效率和准确度,能够实现水表实时误差检测。     

基于PSD的长跨度孔系同轴度误差测量系统

以激光作为准直基准,研制了基于位置敏感探测器(PSD)的长跨度孔系同轴度误差测量系统。多功能测头在孔系内通过自定心机构确定各被测截面,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,并进而评定出孔系同轴度误差。推导出激光自准直数学模型,根据该模型由四自由度工作台调整激光器位置,实现了激光自准直。使用本测量系统完成了激光自准直实验和孔系同轴度误差测量实验。实验结果表明:经准直后激光束与工件两端孔中心连线之间的偏差在±0.032 mm以内,与三坐标测量机相比,本系统同轴度误差测量的相对误差为8%,具备了较高的准直精度和同轴度误差测量精度。     

基于激光莫尔信号精密定位装置的高速高精度定位控制

介绍了激光干涉莫尔信号差动式精密定位方法，提出了精密定位装置的粗控和微控两段式控制方式。扩大了装置的定位控制范围，又有效地缩短精密定位时间。实现装置宽控制范围的高速高精度控制。     

激光陀螺单轴旋转惯导系统多位置对准技术研究

激光陀螺单轴旋转惯导系统初始对准精度受陀螺漂移和加速度计零位的限制,为了减少对准误差,对多位置对准技术进行了研究。给出了单轴旋转惯导系统误差方程,利用奇异值分解的方法,对多位置对准时的系统各状态变量的可观测性进行分析,利用卡尔曼滤波仿真研究了多位置对准过程中方位失准角估计误差收敛情况,系统地分析了卡尔曼滤波器参数P0、...     

基于 KingSCADA 的运动控制状态监测系统

分布式运动控制大量应用于激光装置的自动准直控制组件中,针对大型激光装置运动系统规模大、诊断要求高的特点,独立于运动控制系统之外,基于KingSCADA组态软件构建运动控制状态监测系统,实现控制对象的运行记录归档、故障查询,提升运动控制系统在线诊断分析能力;状态监测系统在大型激光装置自动准直控制组件中得到了应用,实现了电机故障的记录和查询,并通过状态监测系统的历史数据积累,为运动控制系统的智能故障诊断和预测提供了分析数据基础.     

基于FPGA的激光光束自对准电气自动化系统设计

激光光束技术运用的越来越广泛,包括光通信技术,激光测距技术,激光瞄准技术等,其中光通信技术范围最广;在光通信过程中,需要面对光束发射端与接收端中心对齐的问题,增加了操作的难度;针对光通信激光光束对准难的特点,研究并设计了一套基于FPGA的激光光束对准系统,利用在FPGA芯片上设计软硬件速度快、稳定可靠、研发周期短等特点;整个系统以FPGA芯片为核心,辅以操作电路、自适应算法;实验表明, 该系统较好地符合了光束对准的要求。     

精密定位装置光栅倾斜时的定位精度

介绍了激光莫尔信号精密定位装置中光栅倾斜时莫尔信号的位移特性,给出了光栅倾斜时差动式和修正式精密定位方法、定位精度的计算机仿真计算结果,说明了装置中光栅设定的角度倾斜如何影响精密定位装置的定位精度。     

基于多传感器的大口径器件自动对准策略

针对大口径器件的装配, 基于搭建的实验平台, 提出了一种多传感器反馈的分阶段自动对准策略, 实现了大口径器件的六自由度位姿对准. 对准过程中, 在机器人末端远离装配位置时, 采用视觉测量安装框架的相对位姿进行粗对准; 在机器人末端接近装配位置时, 由于安装框架尺寸大导致视觉不能获得完整的框架相对于大口径器件的位姿, 所以采用视觉采集安装框架的局部图像, 利用基于图像的控制消除绕Z轴的旋转误差和沿X、Y轴的平移误差, 采用多个激光测距传感器测量相对距离, 利用基于位置的控制消除沿Z轴的平移误差和绕X、Y轴的旋转误差, 实现大口径器件与安装框架的精对准. 采用增量式PI控制算法, 实现了对准的运动控制. 实验结果验证了所提方法的有效性.     

基于PC的直线度误差自动测量与评定系统

介绍了一种新颖的直线度误差自动测量系统———便携式激光准直仪。直线度误差评定软件设计时 ,考虑了直线度误差的两类测量方法和两种评定方法 ,具有运算速度快、适合直线度误差测量仪器多等特点     

基于GPS的无线激光通信终端间快速指向系统设计

为减少无线激光通信的捕获对准时间,快速建立激光通信链路,将全球定位系统(GPS)技术应用于无线激光通信的初始指向.激光通信终端双方接收GPS位置信息并发送至对端,通过坐标转换矩阵对GPS位置信息解算得到方位及俯仰角;依据解算得到的角度和自身姿态信息,进一步计算出需调整的旋转误差角度;通过控制二维转台旋转实现具有一定精度的快速指向.外场实验结果表明:GPS辅助指向系统通过控制转台指向误差在4.05°范围内,可以实现无线激光通信链路的快速捕获和对准,且具有较高的精度,验证了系统的有效性与实用性.     

基于知识库的输电线路巡检机器人的越障控制

介绍了一种高压输电线路巡检机器人越障控制方法。高压输电线路巡检机器人在翻越同一障碍物时重复同一套操作动作,可通过在实验室进行越障过程示教,离线学习形成操作知识库,实际越障时自动调用操作知识库并与在线信号相结合完成自主越障动作。讨论了知识库的一般组成和功能,并分析了激光传感器定位的方法以实现巡检机器人滚动轮与导线“对中”。经过实验验证,该控制方法具有稳定可靠,硬件结构简便,能可靠地完成控制任务,实现自主越障。     

Integration of a stereo vision system and a laser range finder for 3-D construction

In this article, we investigate the problem of integrating a binocular stereo vision system and a laser range finder to construct a 3-D map of the environment. The proposed scheme is realized by using the alignment parameters obtained in the 2-D map construction of the laser range finder for the 3-D data generated by the stereo vision system. The 2-D map alignment task is formulated as an optimization problem of minimizing the alignment errors between local maps and selected parts of the developing global map. The problem is then solved using the Simplex method. To increase the robustness of the searching process, multiple initial guesses are provided in the Simplex method. The performance of the proposed architecture is verified by experimental results from a mobile vehicle for obstacle avoidance.