0.6328μmHe-Ne激光器小数重合法大尺寸绝对距离测量方法的研究

本文介绍了以小数重合法为基础的大尺寸绝对距离干涉测长的原理，并着重分析了两种测量方法：外差法和拍波法。     

双波长激光量块干涉仪研制

本文介绍了双波长激光量块干涉仪的工作原理,详细描述了仪器的光学,机械设计以及干涉图象处理和量块中心长度自动判读技术,该干涉仪满足1等量块的测量不确定度要求,目前已用于高等级量块的自动化测量。     

基于MAP与POCS混合算法的微内腔尺寸测量方法

光纤微力接触式测量方法是测量内腔体尺寸的一种新方法,但其采集的图像受光学系统景深等各种因素的影响而使其质量下降,从而导致测量精度的下降.为此提出了一种基于最大后验概率算法与凸集投影算法的混合处理方法,以提高测量精度.该处理方法结合MAP整体收敛性好和POCS细节保持能力强的特点,首先利用MAP算法使图像达到全局最优,再为图像的局部增加凸集,使局部同时达到最优.该方法能够降低图像中噪声对高频恢复的影响,保证最优图像的唯一性,同时保持图像的边缘与细节,可以显著提高测量精度.实验结果表明,应用此处理方法对微内腔体尺寸进行测量时可以实现对内腔体尺寸的精密测量,其定位不确定度可提高3倍,测量不确定度可达0.7μm.     

微纳米尺寸测量技术

随着精密和超精密加工技术的迅速发展,亚微米和纳米级的测量方法不断出现,本文对近年几种常见的微纳米计量技术的基本测量原理和方法作了简单的介绍。     

声学共鸣腔特征长度激光干涉法测量图像处理软件研制

圆柱形声学共鸣腔特征长度是声学法测量玻尔兹曼常数的一个重要参数。在中国计量科学研究院建立的圆柱形声学共鸣腔特征长度双波长测量系统基础上，基于图形化编程语言Labview设计开发了图像处理软件。实现了对长度测量系统输出图像的滤波去噪、CCD像素元按灰度值的软件细分、拟合法测量等倾环直径、减小了特征长度测量系统的不确定度，从而极大的提高了玻尔兹曼常数测量的精度。     

超声造影剂微泡尺寸分布及浓度测量方法

通过计算机采集光学显微图片,以Image-ProPlus和Photoshop两种图像分析软件实现了微泡的浓度及尺寸分析进行定性测定。结果表明,本文采用的方法快速、简便、重现性良好,可作为超声造影剂微泡的定性测定。     

基于距离约束的关节式坐标测量机蛙跳测量方法研究

针对关节式坐标测量机(ACMM)在大尺寸工件的检测过程中测量范围有限且误差较大的问题,提出了一种基于距离约束的ACMM的蛙跳测量方法。在ACMM进行坐标转换的过程中,利用蛙跳球作为公共基准点,用高精度的三坐标测量机对蛙跳球之间的空间位置关系进行标定。在计算坐标转换参数的过程中,将任意两蛙跳球之间的位置关系作为距离约束条件,消除测量过程中产生的粗大误差并优化坐标转换模型的参数,以提高坐标转换精度。实验结果表明:距离约束能够有效地提高坐标转换参数的精度,同时增加公共基准点的个数会较大地提高蛙跳测量精度。     

基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法

提出了一种基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法,利用坐标系投影和图像处理技术进行误差补偿。设定传感器坐标系OM-XMYMZM和设备坐标系O-XYZ,分析坐标轴夹角φ、δ、γ对工件尺寸坐标值X、Y、Z的误差,建立了基于φ、δ、γ在XOY、YOZ、XOZ平面上的投影角α、β、θ的误差补偿模型。利用图像处理技术测得α、β、θ,计算经过误差补偿的工件尺寸坐标值X′、Y′、Z′。对尺寸100mm×100mm×10mm的长方体工件进行测量实验,分别测量了长度、宽度、圆心距、圆直径、圆线距、台阶高度。测量结果表明:经误差补偿后的工件尺寸测量误差在40μm以内,优于未补偿前的520μm;均方根误差低于40μm,优于未补偿前的580μm。其中,圆心距误差补偿效果最显著,测量误差减小了560μm;圆直径误差补偿效果最不明显,测量误差减小了10μm。     

基于绿激光图像识别的热态大型锻件长度尺寸测量

设计了一种热态大锻件长度尺寸测量系统,通过对绿激光扫描锻件过程中各时刻图像进行分析,确定锻件的边缘进而测量锻件的尺寸。首先,由伺服电机带动CCD相机和绿激光器在导轨上移动并实时获得锻件的图像和绿激光线的位置信息,运用图像处理判断绿激光线是否在锻件边缘,确定绿激光线移动到锻件两侧边缘的时刻。然后,记录锻件两侧边缘的位置信息,通过两侧的位置信息得出锻件的尺寸。实验结果表明:该系统最大测量误差小于±2 mm,可以满足锻件尺寸测量的需求。     

异形热态锻件几何尺寸测量方法的研究

提出一种异形热态锻件几何尺寸测量方法。基于线激光器、CCD和伺服系统构建线激光扫描测量系统,通过提取图像上被锻件表面轮廓调制的激光条纹二维信息,经过坐标变换及点云三维重构得到锻件三维尺寸信息。针对被测异形锻件形貌特征,建立基于摄像机运动的扫描测量模型,并提出一种基于棋盘参考平面的摄像机光心轨迹求解方法。根据平面上特征点在CCD图像不同帧中的坐标拟合摄像机的运动轨迹,结合扫描测量模型实现对异形锻件完整轮廓尺寸的测量。通过实验对封头进行扫描测量,得到球冠部分截面测量直径误差小于4 mm,满足热态锻件测量要求,验证了该方法的可行性。     

用于微位移测量的迈克尔逊激光干涉仪综述

迈克尔逊干涉术测量微位移可实现纳米甚至更高的分辨力,并且具备能直接溯源至激光波长等诸多优点,是目前微位移测量的重要技术手段.以限制迈克尔逊干涉仪品质提高的非线性误差为主要切入点,对目前各种基于迈克尔逊干涉原理的激光干涉技术进行了分类介绍,主要讨论了微位移测量中实现高精度和高分辨率的干涉测量技术,最后展望了激光干涉法测量...     

激光与原子的相干性在计量测试领域中的应用进展

上世纪60年代激光刚被发现不久,其良好的相干性就被广泛用于测量设备的研制,在计量领域也以激光为工具建立了各类高水平计量标准,如米定义,几何量及运动量的基标准。半个世纪后的今天,冷原子技术使原子为代表的物质波具有良好的相干特性,它同样被立刻用于计量测试领域,法国计量院提供参与重力国际关键比对的冷原子重力仪就是最好的证明。本文以相干原理为主线,介绍了激光等电磁波在更高分辨力、更大空间范围以及更远物体的运动测量方面的进展,说明激光技术进展对动态测量领域开拓的重要引领作用,同时举例介绍了原子相干性在重力测量以及运动量动态测量中的重要作用。     

采用标准长度的激光多边法坐标测量系统自标定算法

基于多路激光跟踪干涉仪测长的坐标测量系统在大尺寸测量领域具有显著的优越性,准确标定系统参数是实现高精度坐标测量的关键。为了克服传统自标定方法的缺点,提出了一种采用标准长度的改进自标定算法。该算法首先在稳定的基座上设置固定点,在X、Y、Z方向分别产生用激光干涉法精确测得的标准长度,然后将标准长度用于构造自标定的优化函数。通过提高相应优化函数的权重,进一步提高坐标测量精度。通过仿真实验证明了该算法的可行性。采用独立的激光干涉仪验证系统在大尺寸范围内的测量精度,当测量点分布在距系统坐标系原点［7.0 m,8.3 m］区间内,两组实验误差均分布在［-9.5 μm,4.6 μm］区间内,结果表明所提出自标定算法可显著提高大尺寸空间坐标测量精度。     

激光小角度基准测量不确定度评定

基于透明箱模型采用蒙特卡洛法进行了激光小角度测量系统的不确定度评定。 根据测量原理建立了测量不确定度评定模型,分析各不确定度来源。 重点分析了初始零位角和被测角度大小对测量不确定度的影响,分析结果表明:当被测角度较小时,测量不确定度主要受随机误差的影响;随着被测角度的增大,测量不确定度逐渐增大;当未对初始零位角进行精确调整时,测量不确定度不再服从正态分布,其影响随着被测角度的增大而增大。     

新型移相量块干涉仪的研制

研制了一台用于0.5~100 mm量块测量的新型移相量块干涉仪,分别以波长为633 nm和543 nm的两台稳频激光器作为测量光源,通过一根单模光纤引入到干涉仪内。高精密移相器实现5步移相干涉测量,CCD相机采集干涉条纹并计算干涉条纹小数,被测量块长度采用多波长的小数重合法计算。移相量块干涉仪的测量不确定度达到U=0.015μm+0.07×10~(-6)L(L为量块长度,mm)。     

采用激光跟踪仪测量飞机外形

利用激光跟踪仪测量空间点坐标的原理,通过“转站”建立飞机坐标系,采集飞机外形坐标点云,处理数据并建立数学模型。     

Mirau干涉型微纳台阶高度测量系统的研究

为了实现纳米量级到微米量级的微观三维台阶样板高度的快速测量,在普通光学显微镜的基础上改造完成了一台微纳台阶高度测量装置,设计了整体硬件结构,编写了测量控制软件和数据处理软件,并结合Hilbert变换和小波变换实现三维表面形貌测量。使用不同高度的台阶样品进行测试,测试结果表明:系统测量准确度较高,测量重复性较好,垂直测量范围大于50 μm。